近日，中国科学院海洋研究所海洋数值模拟和气候预测课题组在热带气旋引起的淡水通量强迫对上层海洋的影响方面取得新进展。相关研究成果近日发表在国际学术期刊Ocean Modelling上。
热带气旋是一种发生在热带、副热带海区的中小尺度极端天气现象，引起的强风和强降水会对上层海洋产生显著影响。随着全球气候变暖和海洋活动的大力开展，热带气旋引起的海洋气象灾害影响越发严重，因此准确模拟和预报热带气旋及其影响对防灾减灾具有重要意义。现今，我们对热带气旋路径的预报能力已经有了较大提升，而对其强度的预报能力仍然不足，重要原因之一是我们对气旋相关海洋动力和热力过程的复杂性与反馈作用的认识尚且不足。目前，对热带气旋引起上层海洋响应的研究主要集中于风应力的强迫效应，而对热带气旋伴随的强降水引起的淡水通量强迫在上层海洋响应中的作用相关研究还比较少。同时，由于热带气旋相关的局地海洋过程又能引起海盆尺度的海洋响应，进而也能对气候系统产生影响。因此，研究热带气旋引起的淡水通量强迫在上层海洋局地响应中的作用对大尺度气候系统研究也具有重要科学意义。
本工作利用一个高分辨率海洋环流模式，以台风玉兔（2018）为研究对象，进行基于观测和数值试验的分析。结果表明，在淡水通量和风应力强迫的联合作用下，淡水通量强迫在上层海洋响应中表现为两种效应：一方面，淡水通量强迫使海温升高，抵消了风应力强迫引起的海温降低；另一方面，淡水通量强迫使海温降低，增强了风应力强迫引起的海表海水冷却。具体地，淡水通量强迫使得海洋表面海水变淡、上层海洋层结加强，一方面能够减弱垂直混合以及次表层冷水夹卷进入混合层，这就减缓了风应力强迫引起的海温冷却，甚至使得海表温度升高；另一方面，上层海洋层结加强也抑制了向海洋深处的热量输送，而增强了海洋表面向大气的热量损失，这有助于加强上层海洋的垂直混合，从而增强风应力强迫引起的海温冷却，降低了海温。
团队通过敏感性试验定量研究了淡水通量强迫和风应力强迫对海温响应的相对贡献程度。在风应力强迫保持不变的情况下，当淡水通量强迫较弱时，淡水通量强迫作用表现为增强风应力强迫引起的海温冷却，降低了海温；随着淡水通量强迫的增强，淡水通量强迫作用表现为减缓风应力强迫引起的海温冷却；而当淡水通量强迫较大时，淡水通量强迫作用表现为抵消风应力的冷却效应，反而使得海温升高。值得注意的是，当淡水通量强迫较大而风应力强迫较小时，淡水通量强迫作用与风应力强迫两者对海温变化的补偿效应存在平衡点，此时海表温度没有明显变化。
该研究揭示了热带气旋引起的淡水通量强迫在上层海洋局地响应中的作用，对于提高台风强度预报和路径预报能力具有重要意义。本研究由中国科学院海洋所博士研究生叶烁旎、南京信息工程大学教授张荣华（通讯作者）和中国科学院海洋所副研究员王宏娜共同完成，研究得到了国家自然科学基金等项目的联合资助。
文章信息及链接：Shuoni Ye, Rong-Hua Zhang, Hongna Wang, The role played by tropical cyclones-induced freshwater flux forcing in the upper-ocean responses: A case for Typhoon Yutu (2018), Ocean Modelling, Volume 184, 2023, 102211, ISSN 1463-5003, https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2023.102211.
