劉雅楠 徐海明 張樂英

摘要 基于高分辨的衛(wèi)星資料和再分析資料，本文采用合成分析、相關(guān)分析和帶通濾波等方法研究了季節(jié)內(nèi)時間尺度上東太平洋峽谷風(fēng)的變化，并首先發(fā)現(xiàn)冬季東太平洋峽谷風(fēng)存在4～16 d的季節(jié)內(nèi)變化周期。進一步分析表明在該時間尺度上峽谷風(fēng)異常與局地海溫異常之間的關(guān)系存在由負(fù)相關(guān)到正相關(guān)的明顯轉(zhuǎn)變，在峽谷風(fēng)強度達到最大之前及最大時，峽谷風(fēng)異常與局地海溫異常之間的關(guān)系主要表現(xiàn)為大氣對海洋的強迫作用，北風(fēng)分量的加強使中高緯度干冷空氣進入峽谷風(fēng)地區(qū)，海表面的凈熱通量損失使得海溫降低。在峽谷風(fēng)強度達到最大之后其與局地海溫異常的關(guān)系則轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｑ髮Υ髿獾膹娖茸饔?，冷海溫異常可一直持續(xù)到峽谷風(fēng)強度達到最大后的第六天。冷海溫異常的維持使得湍流混合受到抑制，導(dǎo)致其上的海表面風(fēng)速減小。此外，峽谷風(fēng)的季節(jié)內(nèi)變化可能與東太平洋至北美上空的大氣環(huán)流異常及其演變有關(guān)。在灣區(qū)峽谷風(fēng)達到最大之前，北太平洋海平面氣壓正異常逐漸東移南下并在其最大時到達墨西哥灣上空，使得北美高壓增強，灣區(qū)兩側(cè)氣壓差增大，對應(yīng)灣區(qū)峽谷風(fēng)達到最大。

關(guān)鍵詞峽谷風(fēng);東太平洋;季節(jié)內(nèi)變化;海氣關(guān)系

在太平洋除赤道西太平洋暖池以外，在東太平洋還有另一個暖水區(qū)常年存在，被稱之為東太平洋暖池。東太平洋暖池支撐著全球大氣的主要對流中心，并通過大氣橋和海洋橋?qū)θ驓夂虍a(chǎn)生影響（Mitchell and Wallace，1992;Wang and Enfield，2003）。位于東太平洋東側(cè)近乎南北走向的中美洲山脈存在三處特殊的峽谷地形，分別對應(yīng)于墨西哥南側(cè)的特寬特佩克灣區(qū)（Gulf of Tehuantepec，簡稱TT），尼加拉瓜附近的帕帕加約灣區(qū)（Gulf of Papagayo，簡稱PP），以及巴拿馬的巴拿馬灣區(qū)（Gulf of Panama，簡稱PN）（圖1）。峽谷地形連接著來自中美洲東北側(cè)墨西哥灣相對較冷的空氣和其西南側(cè)東太平洋暖池的低層暖空氣，兩側(cè)強烈的氣壓差導(dǎo)致灣區(qū)常出現(xiàn)大于12 m/s的低空急流，形成TT的北風(fēng)低空急流以及PP、PN的東北風(fēng)低空急流。

Fiedler（2002）注意到中美洲特殊的峽谷地形創(chuàng)造了得天獨厚的氣象條件，對當(dāng)?shù)氐臍夂颉O業(yè)和航海業(yè)有重要意義。眾多學(xué)者從季節(jié)、年際和年代際時間尺度分析了峽谷風(fēng)的不同變化特征（Barton et al.，1993;Trasvina et al.，1995;Xie et al.，2005;Sun and Yu，2006;Romero-Centeno et al.，2007;Karnauskas et al.，2008;Trasvina and Barton，2008;Liang et al.，2009）。Xie et al.（2005）發(fā)現(xiàn)峽谷風(fēng)存在顯著的季節(jié)變化。一般而言，峽谷風(fēng)在冬季最強，在夏季最弱甚至消失，而春、秋兩季則為過渡時期。Mcclain et al.（2002）利用衛(wèi)星資料發(fā)現(xiàn)三處峽谷區(qū)下風(fēng)方向存在高濃度的葉綠素，并歸因于風(fēng)驅(qū)動的冷水上翻所致。Chelton（2004）認(rèn)為盡管峽谷風(fēng)事件是周期性的高頻現(xiàn)象，但是就其對海洋次表層的強烈影響而言，峽谷風(fēng)具有長期的氣候意義。在年際尺度上，Sun and Yu（2006）通過海洋區(qū)域模式的模擬發(fā)現(xiàn)峽谷風(fēng)的低頻變化對海表面溫度的年際變化有調(diào)制作用，同時還影響著海洋動力和生物過程。此外有研究表明峽谷風(fēng)的年際變化受ENSO影響，如Romero-Centeno et al.（2003）利用觀測資料對TT進行數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)在El Nio年TT北風(fēng)分量強度高于La Nia年。峽谷風(fēng)還存在顯著的年代際變化，如東太平洋峽谷風(fēng)在20世紀(jì)90年代中期，存在由偏弱轉(zhuǎn)為偏強的年代際位相轉(zhuǎn)換，Karnauskas et al.（2008）把這種年代際轉(zhuǎn)換歸因于北大西洋三極模態(tài)的遙相關(guān)影響。

21世紀(jì)以來，一系列高分辨率的衛(wèi)星資料使人們認(rèn)識中小尺度的海氣相互作用成為可能（Chelton et a1.，2000;Hashizume et a1.，2002;Kobashi et a1.，2008;陶麗等，2013;沈新勇等，2016）?？v觀前人的研究，對東太平洋峽谷風(fēng)季節(jié)內(nèi)時間尺度上的變化研究少有涉及。同時考慮到峽谷風(fēng)在冬季達到最強（Xie et al.，2005;Sun and Yu，2006;Romero-Centeno et al.，2007），因此，本文試圖探討冬季東太平洋峽谷風(fēng)的季節(jié)內(nèi)時間尺度變化特征，并在此基礎(chǔ)上，進一步揭示季節(jié)內(nèi)時間尺度上與冬季峽谷風(fēng)相聯(lián)系的局地海氣關(guān)系。

1 資料與方法

所用的大氣數(shù)據(jù)為：1）美國環(huán)境預(yù)報中心（NCEP）Climate Forecast System Reanalysis（CFSR）的10 m風(fēng)場，其水平分辨率0.5°×0.5°。CFSR 10 m風(fēng)場是由QuickSCAT風(fēng)場同化得到（Sasaki et al.，2012），與QuickSCAT海表面10 m風(fēng)場相比，在1999—2009 年同一時間段兩者對東太平洋峽谷風(fēng)的分析結(jié)果相一致。因此，本文在研究峽谷風(fēng)的季節(jié)內(nèi)時間尺度變化時最終采用了時段更長的1979—2014年CFSR的再分析資料。2）The Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM）衛(wèi)星的降水和云中液態(tài)水資料，其觀測范圍在南北緯40°之間，資料水平分辨率為0.25°×0.25°，時段為1998—2014年。3）美國伍茲霍爾海洋研究所的Objectively Analyzed air-sea Fluxes（OAFlux）的凈熱通量數(shù)據(jù)，其水平分辨率為1°×1 °，資料時段為1998—2009年（Yu et al.，2004a，2004b;Yu and Weller，2007）。

所用海溫數(shù)據(jù)為美國國家海洋大氣局最優(yōu)插值逐日的Advanced Very High Resolution Radiometer（AVHRR）海表面溫度，分辨率為0.25°×0.25°，時段為1982—2014年（Reynold et al.，2007）。除OAFlux資料時段限制外（1998—2009年），為方便討論，本文主要分析上述資料的重疊時間1998—2014年。

為了研究冬季峽谷風(fēng)季節(jié)內(nèi)時間尺度上的變化特征，首先對1998—2014年每年冬季（11月—次年2月）共120 d（閏年121 d）峽谷風(fēng)關(guān)鍵區(qū)的海表面10 m風(fēng)速平均值進行小波分析，得到其季節(jié)內(nèi)變化的主周期。然后用帶通濾波從逐日的風(fēng)場異常中濾出季節(jié)內(nèi)變化的主要分量，并將其在關(guān)鍵區(qū)內(nèi)的平均值定義為峽谷風(fēng)的強度指數(shù)。本文氣候態(tài)是指1998—2014年的多年平均。所用的研究方法主要是相關(guān)分析、合成分析等統(tǒng)計方法。

2 峽谷風(fēng)的時空變化特征

圖2分別給出了1998—2014年冬季東太平洋海表面10 m風(fēng)和海溫的氣候態(tài)分布及其在90 d以下季節(jié)內(nèi)時間尺度異常的標(biāo)準(zhǔn)差。從10 m風(fēng)場的氣候態(tài)分布來看，三個灣區(qū)均存在東北風(fēng)大風(fēng)速區(qū)，風(fēng)速大值區(qū)由峽谷位置向東南方向伸展（圖2a）。其中，TT和PP灣區(qū)風(fēng)速較大，PN灣區(qū)的風(fēng)速相對較小。對照海溫氣候態(tài)分布（圖2b）可知，TT和PP兩支峽谷風(fēng)所在海區(qū)分別對應(yīng)于兩個海溫低值中心，海溫低值中心的最小值可低

至23 ℃。PN灣區(qū)由于峽谷風(fēng)速較小，并沒有出現(xiàn)海溫低值中心，但仍對應(yīng)一冷舌存在。從季節(jié)內(nèi)時間尺度變率來看，風(fēng)場季節(jié)內(nèi)變率最大值正好出現(xiàn)在風(fēng)速較大的灣區(qū)，其中TT灣區(qū)季節(jié)內(nèi)變率最大，PP灣區(qū)次之，PN灣區(qū)變率明顯小于前兩個灣區(qū)。不難發(fā)現(xiàn)，本文所選用的CFSR資料基本可以反映出東太平洋氣候態(tài)上三大灣區(qū)的風(fēng)場大值區(qū)及其對應(yīng)的季節(jié)內(nèi)尺度變率。由于本文關(guān)注的是峽谷風(fēng)的季節(jié)內(nèi)變化特征，因此下文主要研究季節(jié)內(nèi)變率較大的TT和PP灣區(qū)，而PN灣區(qū)峽谷風(fēng)季節(jié)內(nèi)變率較小，本文暫不討論。綜合峽谷內(nèi)風(fēng)速及其季節(jié)內(nèi)變率的大值區(qū)，分別將（97.0°～93.0°W，11.5°～16.0°N）和（92.0°～86.0°W，7.0°～11.5°N）定義為TT和PP灣區(qū)的關(guān)鍵區(qū)并進一步研究其10 m風(fēng)的季節(jié)內(nèi)變化特征（圖2黑色方框所示）。此外，除東太平洋灣區(qū)存在海溫的低值區(qū)外，灣區(qū)內(nèi)同樣對應(yīng)海溫的季節(jié)內(nèi)變率大值區(qū)，這表明灣區(qū)上層的海表面風(fēng)速可能與海溫存在密切聯(lián)系，它們之間的相關(guān)關(guān)系也將在下文討論。

圖3給出了1998—2014年多年平均的冬季TT峽谷風(fēng)強度指數(shù)逐日時間序列演變以及相應(yīng)的小波分析頻譜。由圖可見，多年平均的TT灣區(qū)的風(fēng)速可達7 m/s（圖3a），峽谷風(fēng)強度指數(shù)在冬季（11月—次年2月）主要呈現(xiàn)出4～16 d季節(jié)內(nèi)時間尺度上的周期變化（圖3b），并均通過了95%顯著性的紅噪聲檢驗。作為典型例子，分別對1998和2013年冬季TT峽谷風(fēng)強度指數(shù)進行分析（圖3c—f），北部TT灣區(qū)的風(fēng)速有時可高達15 m/s以上，遠(yuǎn)高于低空急流的標(biāo)準(zhǔn)。1998年冬季的TT峽谷風(fēng)強度指數(shù)不僅出現(xiàn)了4～16 d的季節(jié)內(nèi)時間尺度上的變化周期，而且還存在一個20～30 d的變化周期（圖3d）。2013年冬季的TT峽谷風(fēng)強度指數(shù)除4～16 d的季節(jié)內(nèi)周期變化外，在12月中旬之前還出現(xiàn)了一個16～30 d的周期（圖3f）。以上分析表明，盡管不同年份TT灣區(qū)峽谷風(fēng)的季節(jié)內(nèi)變率周期存在一定的差異，但多年平均和典型年中峽谷風(fēng)存在4～16 d季節(jié)內(nèi)時間尺度上的周期變化。同樣對PP峽谷風(fēng)強度指數(shù)的小波功率譜分析發(fā)現(xiàn)，PP灣區(qū)的風(fēng)場也主要表現(xiàn)為4～16 d的季節(jié)內(nèi)周期變化特征（圖略）。

3 與冬季峽谷風(fēng)季節(jié)內(nèi)變化相聯(lián)系的氣象要素場及海氣變化特征

上一節(jié)分析表明，冬季東太平洋峽谷風(fēng)存在明顯的4～16 d季節(jié)內(nèi)變化周期。本節(jié)將討論該季節(jié)內(nèi)時間尺度上與冬季峽谷風(fēng)相聯(lián)系的海氣特征。圖4給出了海表面風(fēng)場、海溫、凈熱通量和海溫傾向變化在峽谷風(fēng)正、負(fù)位相之間差值場，其中峽谷風(fēng)正位相選取標(biāo)準(zhǔn)化后TT和PP強度指數(shù)均大于1.0標(biāo)準(zhǔn)差的91個樣本，峽谷風(fēng)負(fù)位相選取兩者均小于負(fù)1.0標(biāo)準(zhǔn)差的96個樣本。下文提及的風(fēng)速、海溫等變量均指其相應(yīng)的異常場。從圖4a可見，峽谷風(fēng)異常增強時，中美洲以西的東太平洋上海表面風(fēng)場表現(xiàn)為一異常反氣旋性環(huán)流，其南側(cè)為東北風(fēng)異常。同時在海溫場上，在東太平洋的TT和PP灣區(qū)均表現(xiàn)為冷異常（圖4b）。灣區(qū)海溫冷異常與海表面風(fēng)速正異常相對應(yīng)，表明峽谷風(fēng)的加強可能通過蒸發(fā)冷卻作用使得海表面失去的凈通量增加（圖4c），從而引起海溫降低，即峽谷風(fēng)達到最大時局地海氣關(guān)系表現(xiàn)為大氣對海洋的強迫作用。Wu and Kinter（2010）提出一種判斷局地海氣相互作用是大氣強迫海洋還是海洋強迫大氣的方法，即若向下的凈通量異常與海溫傾向異常為顯著正相關(guān)，則實質(zhì)上反映的是大氣對海洋的強迫;反之，則相反。基于此方法，結(jié)合圖4c凈熱通量異常和海溫傾向異常合成分析的結(jié)果可以看出，向下的凈通量負(fù)異常和海溫傾向負(fù)異常相對應(yīng)，即向下的凈熱通量異常和海溫傾向異常正相關(guān)，該方法也進一步驗證了峽谷風(fēng)達到最大時大氣對海洋的強迫作用。

上文分析表明峽谷風(fēng)達到最大時的局地海氣關(guān)系表現(xiàn)為大氣對海洋的強迫作用，為進一步研究在其達到最大前后期的海氣變化特征，圖5給出了峽谷風(fēng)強度達到最大前4 d至峽谷風(fēng)強度達到最大后6 d的海（陸）表面10 m風(fēng)場和海溫場。從圖5a和圖5a1可見，在-4 d時，中美洲兩側(cè)的東太平洋和北美南部及墨西哥灣主要受兩個氣旋異常環(huán)流控制，其中一個氣旋性異常環(huán)流中心位于墨西哥北部沿岸，另一個位于中美洲沿岸。此時，峽谷風(fēng)地區(qū)盛行西南風(fēng)異常，對應(yīng)于峽谷風(fēng)的減弱，其所對應(yīng)的海區(qū)為海溫正異常。在-2 d時，北美大陸中部已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為一致的異常偏北氣流，該偏北異常氣流越過了TT峽谷并進入了東太平洋，在TT灣區(qū)產(chǎn)生了較強的東北異常氣流，此時墨西哥灣區(qū)的偏北氣流還沒有到達PP峽谷。相應(yīng)地，在TT和PP灣區(qū)仍維持較強的暖海溫異常（圖5b和圖5b1）。在0 d時，墨西哥灣和北美大陸南部受到一個較為完整的異常反氣旋環(huán)流控制，該反氣旋環(huán)流南側(cè)盛行的較強東北風(fēng)異常氣流分別越過了TT和PP峽谷，使得峽谷風(fēng)達到最強。相應(yīng)地，灣區(qū)的海溫由前期的暖異常轉(zhuǎn)變?yōu)槔洚惓＃▓D5c和圖5c1）。在后2 d至后4 d時，隨著原先控制北美南部和墨西哥灣的異常反氣旋減弱東移（圖5d—e），峽谷風(fēng)強度也隨之減弱，但有意思的是隨著峽谷風(fēng)減弱，TT和PP灣區(qū)的冷海溫異常并沒有減弱消失，反而繼續(xù)發(fā)展加強并向西擴展（圖5d1—e1）。這種冷的海溫異常可一直維持到峽谷風(fēng)達到最大后的第6天（圖5f1）。綜上，灣區(qū)峽谷風(fēng)達到最大之前，峽谷風(fēng)偏弱，對應(yīng)灣區(qū)海溫正異常，表明在峽谷風(fēng)達到最大之前灣區(qū)海氣關(guān)系為大氣影響海洋，與峽谷風(fēng)達到最大時一致。然而，后期峽谷風(fēng)偏弱，灣區(qū)海溫負(fù)異常，這表明在峽谷風(fēng)達到最大之后海氣關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｑ笥绊懘髿狻＜丛跒硡^(qū)峽谷風(fēng)達到最大前后，灣區(qū)局地海氣關(guān)系存在由大氣影響海洋到海洋影響大氣的轉(zhuǎn)變過程。

從TT和PP灣區(qū)海表面10 m風(fēng)速異常與海溫異常的相關(guān)關(guān)系在峽谷風(fēng)達到峰值前后的演變（圖6）上可以更清楚地看到上述海氣關(guān)系的轉(zhuǎn)變過程。在峽谷風(fēng)強度達到最大之前，TT和PP灣區(qū)的風(fēng)速與海溫之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，即海氣之間主要表現(xiàn)為大氣對海洋的強迫作用，并且這種強迫作用可以通過海表面的感熱通量、潛熱通量來解釋（Natmias and Cayan，1981;趙永平，1986;Wallace et a1.，1990;Alexander et a1.，2002;李麗平和羅婷，2014;馬小嬌等，2015;黃勇等，2017），即中高緯度的干冷空氣通過峽谷進入東太平洋TT和PP灣區(qū)，增強了海表面熱量交換，使得海表面失去的凈通量增多，熱量凈損失則導(dǎo)致海溫降低。在峽谷風(fēng)強度達到最大后，海溫與峽谷風(fēng)之間的關(guān)系則轉(zhuǎn)變?yōu)槊黠@的正相關(guān)關(guān)系，表明海氣之間主要表現(xiàn)為海洋對大氣起強迫作用，尤其是冷海溫異常的強迫作用可以持續(xù)到峽谷風(fēng)強度達到最大后的第六天。冷海溫區(qū)的存在可導(dǎo)致冷海水區(qū)上空大氣穩(wěn)定度增加（圖略），大氣垂直混合受到抑制，從而使得海表面風(fēng)速減少（Chelton，2004;Xie，2004;王堅紅等，2016）。這種風(fēng)速與海溫之間的正相關(guān)關(guān)系同樣被用來解釋其他海區(qū)中尺度海氣相互作用中海洋對大氣的強迫作用，如索馬里西部的阿拉伯海（Vecchi et a1.，2004），中國東海（Xie et a1.，2002）以及黑潮延伸區(qū)（Nonaka and Xie，2003）。

此外，峽谷風(fēng)強度的季節(jié)內(nèi)變化與水汽的關(guān)系也存在由負(fù)相關(guān)到正相關(guān)的轉(zhuǎn)變，不同的是這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在峽谷風(fēng)達到最大的后3 d。在峽谷風(fēng)強度達到最大前3 d（-3 d），TT峽谷風(fēng)異常與水汽含量異常負(fù)相關(guān)系數(shù)為-0.27，-2 d時PP峽谷風(fēng)異常與水汽含量異常負(fù)相關(guān)系數(shù)達到-0.34，隨后負(fù)相關(guān)減弱，在峽谷風(fēng)強度達到最大后3 d時相關(guān)系數(shù)幾乎為0后轉(zhuǎn)為正相關(guān)，后5 d時正相關(guān)達到0.27。因此，峽谷風(fēng)與海溫關(guān)系的轉(zhuǎn)變可能對東太平洋灣區(qū)的水汽也存在一定的影響。

為進一步研究灣區(qū)風(fēng)速異常對后期水汽的影響，圖7給出了峽谷風(fēng)強度達到最大當(dāng)天以及隨后的第2天、第4天降水和云中液態(tài)水（cloud liquid water，簡稱CLW）隨時間的變化情況。由圖可見，峽谷風(fēng)強度達到最大當(dāng)天以及第2天，TT和PP灣區(qū)降水和云中液態(tài)水含量均有所減少，降水量和云中液態(tài)水的減少與峽谷風(fēng)導(dǎo)致的離岸風(fēng)的增強（圖7a，a1和b，b1）及相應(yīng)低層輻散的增強有關(guān)。有意思的是，在距離中美洲西海岸近1 500 km的太平洋上形成了一條與中美洲海岸線近乎平行的降水雨帶，這條西北-東南走向的雨帶同樣也反映在云中液態(tài)水場上。從圖中還可以清楚看到，這條異常降水雨帶正好位于與峽谷風(fēng)相聯(lián)系的偏東異常氣流的前沿位置，表明這條異常雨帶的形成可能與峽谷風(fēng)爆發(fā)后在其向西推進過程中與環(huán)境氣流的輻合有關(guān)。第4天時，此時雖然峽谷風(fēng)已經(jīng)減弱消失，但是中美洲西部沿海仍然維持較強的降水量和云水負(fù)異常，而這種降水量和云水的減少很可能與持續(xù)存在的較強冷海水異常有關(guān)（圖7c，c1）。這與圖6在峽谷風(fēng)達到最大后3天前，峽谷風(fēng)風(fēng)速異常與水汽含量異常負(fù)相關(guān)，而在峽谷風(fēng)達到最大后第4天后兩者變?yōu)檎嚓P(guān)一致。由此可見，峽谷風(fēng)的季節(jié)內(nèi)變化同樣可以引起東太平洋上降水和云水的變化。

綜上，TT和PP灣區(qū)峽谷風(fēng)在達到最大時主要表現(xiàn)為大氣對海洋的強迫作用。在峽谷風(fēng)達到最大前后灣區(qū)的海氣關(guān)系會發(fā)生改變，在達到最大之前表現(xiàn)為大氣影響海洋，而之后則表現(xiàn)為海洋影響大氣。此外，峽谷風(fēng)與海溫關(guān)系的轉(zhuǎn)變可能對東太平洋灣區(qū)的降水和水汽也存在一定的影響。在峽谷風(fēng)達到最大和后兩天，峽谷風(fēng)和降水及水汽為負(fù)相關(guān)關(guān)系，在峽谷風(fēng)達到最大后4 d兩者變?yōu)檎嚓P(guān)關(guān)系。

4 冬季峽谷風(fēng)季節(jié)內(nèi)變化與大氣環(huán)流的聯(lián)系

大尺度環(huán)流背景可以提供中小尺度系統(tǒng)形成的基本條件，同時其相應(yīng)的變化也可制約中小尺度系統(tǒng)的變化。因此，大尺度環(huán)流變化可能對中小尺度系統(tǒng)變化有重要的指示意義。例如，研究發(fā)現(xiàn)北大西洋三極模態(tài)和北極濤動對東太平洋峽谷風(fēng)的年代際變化均有顯著影響（Karnauskas et al.，2008;Karnauskas，2014）。為研究峽谷風(fēng)季節(jié)內(nèi)變化與大尺度環(huán)流的可能聯(lián)系，圖8給出了峽谷風(fēng)正、負(fù)位相之間東太平洋至北美海平面氣壓和500 hPa位勢高度場的差值場。由圖可見，峽谷風(fēng)的強弱變化與東太平洋至北美中高緯環(huán)流的異常顯著相關(guān)。峽谷風(fēng)異常增強時，在海平面氣壓場上主要表現(xiàn)為在北美大陸和墨西哥灣上空為一個大范圍的海平面氣壓正異常所控制，該正異常正好位于氣候態(tài)上北美高壓所在位置，使得北美高壓增強，對應(yīng)峽谷風(fēng)兩側(cè)的氣壓場增強，有利于峽谷風(fēng)增強。在東太平洋上則表現(xiàn)為被一個負(fù)海平面氣壓異常區(qū)控制，海平面氣壓異常減弱。相應(yīng)地，在對流層中層的500 hPa高度場上，東太平洋經(jīng)北美上空至北美東部沿岸表現(xiàn)為一個“-+-”型的位勢高度異常分布，表明峽谷風(fēng)異常增強時，北美大陸上空500 hPa位勢高度場異常升高，而在其東西兩側(cè)的太平洋和北美東部沿岸位勢高度場異常減弱。由此可見，峽谷風(fēng)的強度變化可能與北美大陸上空的大氣環(huán)流異常變化有關(guān)。

為進一步揭示峽谷風(fēng)季節(jié)內(nèi)變化與中緯度大氣環(huán)流演變的關(guān)系，圖9分別給出了峽谷風(fēng)強度達到最大的前6 d至最大當(dāng)天海平面氣壓和500 hPa位勢高度異常合成場。由海平面氣壓時間演變可見，在峽谷風(fēng)達到最大的前6 d（-6 d），北太平洋白令海峽附近出現(xiàn)了一個海平面氣壓正異常中心但未通過顯著性檢驗。隨著時間的推移，該海平面氣壓異常中心向東移動;-4 d時，移至北美大陸的西海岸;-2 d時，越過洛基山山脈明顯發(fā)展加強并向南移動，同時在東太平洋上空出現(xiàn)了一個海平面氣壓負(fù)異常中心;0 d時，海平面正異常進一步南移至墨西哥灣上空，對應(yīng)北美高壓增強，灣區(qū)兩側(cè)氣壓差增強，峽谷風(fēng)強度也相應(yīng)達到了峰值。類似地，上述海平面氣壓隨時間的演變特征同樣反映在500 hPa位勢高度場上，有所不同的是500 hPa位勢高度場的異常更加表現(xiàn)為一個正負(fù)位勢高度場相間的波列，自西向東移動。隨著正位勢高度場越過洛基山山脈后明顯發(fā)展加強并南移，峽谷風(fēng)也隨之達到峰值。因此，峽谷風(fēng)強度的季節(jié)內(nèi)變化可能與來自北太平洋異常海平面氣壓東移南壓至北美大陸并引起北美高壓強度發(fā)生變化有關(guān)。

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Sub-seasonal variation of gap winds over the eastern Pacific and its associated air-sea interaction

LIU Yanan1，2，XU Haiming1，ZHANG Leying3

1Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters（CIC-FEMD）/Key Laboratory of Meteorological Disaster，Ministry of Education（KLME）/Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change（ILCEC），Nanjing University of Information Science & Technology，Nanjing 210044，China;

2Meteorological Science Institute of Jiangxi Province，Nanchang 330046，China;

3College of Biology and the Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China

Based on high-resolution satellite observations and NCEP-CFSR reanalysis results，this study investigates the sub-seasonal variation of the winter gap wind over the eastern Pacific and its associated air-sea interaction.It is observed that gap wind displays a significant sub-seasonal cycle during the period of 4—16 days.In the sub-seasonal cycle，the relationship between the gap wind anomaly and its underlying sea surface temperature（SST） anomaly undergoes a significant transition when the gap wind reaches its peak phase.Before the peak phase，their relationship is negative，indicating an atmospheric-to-oceanic forcing.During this period，the increasing northerly winds blow toward the Gulfs with a dry and cold air flow，enhancing the surface net heat fluxes loss，in turn leading to the SST decreased.After the peak phase ends，the relationship between gap wind anomaly and its underlying SST anomaly turns positive，corresponding to an oceanic-to-atmospheric forcing，and particularly worth noting is that the negative SST anomalies can last for 6 days.The associated cold SST anomaly in turn suppresses the turbulent mixing，causing the sea surface wind speed to decrease.In addition，the atmospheric circulation anomalies over the eastern Pacific toward North America may exert an influence on the sub-seasonal variation of the gap wind.Positive sea level pressure anomalies over the North Pacific move southeastward as the gap wind increases，and reach Mexico Bay when the gap wind reaching its peak.The sea level pressure anomalies over Mexico Bay enhance the North American High，so as to enlarge the pressure differences between the east and west side of the Gulfs，thereby contributing to the gap wind peak.

gap wind;eastern Pacific;sub-seasonal variation;air-sea relationship

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20171024001

（責(zé)任編輯：劉菲）