【摘 要】
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在海气相互作用中,湍流热通量是一个非常重要的物理量,它反映了海洋和大气之间的热量和水汽的交换。然而,由于缺乏湍流热通量长期观测资料,北太平洋年代际尺度的海气关系的研究面临很大困难。本文根据国际综合海洋大气数据集-国际海洋气象档案（International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set-International Maritime Meteorol
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在海气相互作用中,湍流热通量是一个非常重要的物理量,它反映了海洋和大气之间的热量和水汽的交换。然而,由于缺乏湍流热通量长期观测资料,北太平洋年代际尺度的海气关系的研究面临很大困难。本文根据国际综合海洋大气数据集-国际海洋气象档案（International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set-International Maritime Meteorological Archive,ICOADS-IMMA）的常规海洋、气象要素的观测结果,重建了1921-2014年北太平洋地区湍流热通量资料,并对重建结果进行了评估,最后将重建的湍流热通量产品用于北太平洋海气关系的研究。在湍流热通量资料重建的过程中,本文使用的是ICOADS-IMMA船舶观测的海洋气象资料。在湍流热通量的重建中,需要用到海面温度、空气温度、风和湿度资料,由于这些资料本身存在观测误差,首先对这些变量进行了误差订正。相对于其他几个变量,相对湿度在早期的观测数目比较稀少,因此利用线性回归的方法对相对湿度进行了补充。之后,利用COARE3.5（Coupled Ocean–Atmosphere Response Experiment）算法计算了每个观测点的湍流热通量;并使用了MFT（modified Fisher–Tippett）分布把观测点资料插值到格点。此时得到的湍流热通量资料在某些区域某些时段存在缺测的情况,利用DINEOF（Data Interpolating Empirical Orthogonal Functions）方法对缺测部分进行补缺。至此,可以获取基于观测的北太平洋1921-2014年的5×5°格点的湍流热通量重建资料。在对重建资料进行评估发现,重建的湍流热通量资料能较好地和现有资料相符合,并能重现北太平洋的海气相互作用的重要特征。在和常用的短时间序列的湍流热通量资料相比中,重建资料在气候场、相关系数、变化趋势方面都和现有的资料都比较吻合。在气候场中,重建的湍流热通量和其他几种资料的空间分布型基本一致,并且能重现最大值出现在黑潮及延伸体区域这一重要物理特征;重建的湍流热通量和其他几种资料湍流热通量都存在比较好的相关性;而且重建的湍流热通量和其他几种湍流热通量资料的变化趋势都比较一致。在重建的湍流热通量资料和长时间序列的湍流热通量的对比中,重建的潜热通量和ERA-20C（twentieth century reanalysis from European Center for Medium-range Weather Forecasts twentieth century reanalysis）的潜热通量在北太平洋相关较好;而重建的潜热通量和20CR（the 20th Century Reanalysis）的潜热通量在北太平洋东部和西部相关较好,但在北太平洋中部相关较差,这可能是由于两种资料的相对湿度不一致造成的;重建的感热通量和ERA-20C以及20CR的感热通量的相关都较好。另外,重建资料可以很好地再现北太平洋海气相互作用的主要特征,即在北太平洋大部分区域大气驱动海洋,而在副极地锋区,特别是黑潮及其延伸体和亲潮区域则是海洋强迫大气。因此重建的湍流热通量资料是可信的。在北太平洋海气关系中,年代际和年际时间尺度上具有不同的特征。在年代际时间尺度上,北太平洋年代际尺度海气关系主要体现为海洋对大气的强迫作用。在年际尺度上则稍有不同,在北太平洋40°N附近区域主要是海洋对大气的强迫,此区域对应为副极地环流和副热带环流交界地带,SST（sea surface temperature）的梯度非常大,海洋活动异常会强迫大气活动异常;而在较低纬地区则主要表现为大气对海洋的驱动。另外,对冬季北太平洋海气关系的研究发现,年代际和年际时间尺度上的海气关系也是不同的。在年代际尺度上,北太平洋大部分地区冬季海气关系主要表现为海洋影响大气。而在年际时间尺度上,海气关系主要有两个过程:首先是在北太平洋大部分地区,大气强迫海洋;之后海洋对大气也有反馈。另外,热带海洋也会对北太平洋大气产生影响,ENSO（El Ni（?）o-Southern Oscillation）可以通过太平洋-北美型（PNA）遥相关影响副热带大气。
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