海表风应力（海气动量通量）是上层海洋的主要驱动力，准确描述风应力是海洋动力模拟的关键因素之一。中国科学院海洋研究所侯一筠课题组揭示了波浪调控海表风应力的关键动力机制，并发展了适用于大洋中复杂海况的风应力参数化方案，相关成果近日在《物理海洋杂志》（Journal of Physical Oceanography）发表。
理解和准确描述海气间的动量交换（风应力）是小尺度海气相互作用研究的核心问题，围绕海表风应力已开展了大量的的理论和观测研究工作，目前已明确海表波浪是影响海气动量通量的关键动力过程，关于风浪如何影响海气动量交换已有较为充分的认知并发展了相关的参数化方案。然而，对于涌浪如何影响海气动量交换仍不十分明确，仅考虑风浪影响的参数化方案对涌浪存在较大误差。在实际大洋中，涌浪普遍存在并在低纬度区域有显著特征，因此需要发展一种能综合考虑风浪和涌浪影响并且适用于大洋复杂海况条件的风应力参数化方案，为海洋动力场模拟提供准确可靠的边界驱动。
以往研究认为，涌浪主要在低风速下影响海气动量交换，这一影响在中等风速下十分有限。侯一筠团队通过观测发现，中等风速下涌浪也会显著影响海气动量交，并通过理论分析揭示了这一影响的物理机制，即涌浪作用于风浪减弱了气流分离效应，加强了风浪短波主导的海气动量交换，进而增强海表风应力。基于这一物理认知，考虑到平均波参数相较主波参数能更好涌浪对风浪的调控作用引起的海表动力粗糙度的变化，创新性地提出了使用平均波特征参数代替传统的主波特征参数定量描述风拖曳系数的新思路，通过观测进一步验证了平均波参数和海表动力粗糙度之间的协调一致性关系。
研究同时分析评估了几种主流风应力参数化方案的可靠性，揭示了波陡在开阔海域对风应力影响的局限性，并确定波长和相速是描述海表动力粗糙度的关键参量。综合上述认知，发展了一种新的定量描述海表动力粗糙度参数化方案。将该方案与目前国际主流使用的COARE 3.5参数化方案进行了比较，发现新发展的参数化方案在描述不同波况下的海气动量通量变化的可靠性更强，可为上层海洋动力过程模拟提供更为准确的边界驱动方案。
中国科学院海洋研究所李水清副研究员是论文第一/通讯作者，研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。
Li, Shuiqing*, Zhongshui Zou, Dongliang Zhao, and Yijun Hou, 2020: On the Wave State Dependence of the Sea Surface Roughness at Moderate Wind Speeds under Mixed Wave Conditions. Journal of Physical Oceanography, doi:10.1175/JPO-D-20-0102.1
Li, Shuiqing*, 2023: On the Consistent Parametric Description of the Wave Age Dependence of the Sea Surface Roughness. Journal of Physical Oceanography, DOI: 10.1175/JPO-D-23-0021.1
