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本文利用海-气耦合模式FOAM来研究湾流区的海洋热力变化对大气环流的影响。该研究与以往单纯的采用大气环流模式或是简单的耦合模式研究不同,通过采用初值方法来追踪由于海洋的变化所导致的大气环流变化。
FOAM模式很好地模拟了北大西洋湾流区的海温“再现”过程,发现海面热通量负异常与SST正异常极值出现的时间不同步。海面热通量负异常在初冬季节达到最大值,而SST正异常滞后,在冬季中、晚期达到最大值,这样对北半球大气环流造成的影响在初冬和晚冬不同。初冬季节北半球大气环流主要是对海洋热通量异常的响应,在北大西洋和北太平洋上空为相当正压的异常低压槽响应,北极极区为异常高压脊,类似北极涛动的负位相,造成欧洲南部和北非大陆气温偏高,亚洲大陆气温偏低。而晚冬季节北半球大气环流主要是对SST异常的响应,在北大西洋和北太平洋上空为相当正压的异常高压脊响应,北极极区为异常低压槽,类似北极涛动的正位相,造成欧洲南部和北非大陆气温偏低,亚洲大陆气温偏高,中国东部降水异常偏多30%左右。北太平洋大气环流的异常是北大西洋湾流区海洋热通量和SST异常强迫下游大气环流异常,通过Rossby驻波的能量频散向东传播到北太平洋造成的。
另外,研究发现北大西洋和北太平洋海气相互作用存在海盆间的遥相关。在模式中,理想化的初始海温异常分别施加于黑潮和湾流延伸体区。实验清楚地表明北大西洋和北太平洋的海气相互作用通过海盆间的大气遥相关紧密地联系在一起。与海洋过程相比,快速的大气海盆间通道可以将海洋变化通过局地海气反馈作用而传递。北大西洋和太平洋赤道外大气内部变化在形成这个被海洋变化强迫的半球尺度的响应中超到了支配作用。