印度洋-第三极（青藏高原）大气和海洋的热力状况是影响亚洲季风活动和泛第三极区域气候变化的重要因素。在季节和年际尺度上，印度洋-第三极经向断面区域的大气和海洋热源状况与印度季风、孟加拉湾季风、热带印度洋海温模态演变等密切相关。基于此，我们计算并建立了印度洋-第三极经向断面区域的大气和海洋热源数据集。 为了得到每个等压面上大气加热率的水平分布，我们采用Yanai et al.（1973）提出的计算大气热源的倒算法： Q_1=c_p [∂T/∂t+V ⃑∙∇T+(p/p_0 )^κ ω ∂θ/∂p] 其中，Q_1为大气视热源，影响大气热源的因子有温度局地变化项、温度平流项和位温垂直变化项。T是气温，θ是位温，V ⃑是水平风矢量，ω是垂直速度，p_0=1013.25hPa。κ=R/c_p，R和c_p分别为干空气的气体常数和定压比热，κ≈0.286。 我们利用ERA5全球大气再分析资料（The Fifth Generation ECMWF Atmospheric Reanalysis of the Global Climate），计算了2000-2019年逐月的印度洋-第三极经向断面区域（30°S-60°N，60°E、70°E、80°E、90°E）大气垂直剖面加热率（单位：K/s，水平分辨率：1°×1°，垂直范围：1000-100hPa，共27层）。 参照Hall and Bryden（1982）可以给出在给定经度的垂直剖面上的海洋内部热能输送（Ocean Heat Transport，OHT）计算公式： OHT=∮_(Θ=Θ_i)▒∫_(z_b)^(z_0)▒〖ρ_0 c_p (θ-θ_r ) 〗∙udz 其中，ρ_0是海水密度，c_p是海水的比热容，θ是海水位温，基准温度θ_r可取0℃，u是纬向海水流速。z_0、z_b分别表示海表和海底深度。 我们利用CMEMS（Copernicus Marine Service）全球海洋集合再分析数据，计算了2000-2019年逐月的印度洋-第三极经向断面区域（30°S-30°N，60°E、70°E、80°E、90°E）海洋内部垂直剖面的热能输送（以向东为正，单位：PW（1015W），水平分辨率：1°×1°，垂直范围：从海表到海底约5900m深度，共75层）。 该数据集可以反映出印度洋-青藏高原地区经向剖面的大气和海洋热力状况与印度季风、孟加拉湾季风、热带印度洋海温模态演变的密切关联。比如，从印度洋-第三极70°E经向断面区域大气垂直剖面加热率的逐月演变（图1）能够看到，从3月至5月，大气热源区从热带南印度洋上空逐渐向北推进，特别是从5月到6月，大气热源区从赤道印度洋上空移向热带北印度洋上空，且强度显著加强、范围明显扩大，与此同时印度夏季风爆发。比如，从印度洋-第三极90°E经向断面区域大气垂直剖面加热率的逐月演变（图2）可以看到，4月到6月，大气热源区从热带印度洋上空向青藏高原南侧扩张并明显增强，与孟加拉湾季风的爆发和向北推进相一致。再比如，根据印度洋-第三极60°E和90°E经向断面区域海洋内部热能输送的逐月演变（图3和4）可知，赤道印度洋次表层有自西向东的海洋热能输送，它与印度洋赤道潜流的位置非常接近，且在西部的强度明显高于东部，这与风-温跃层-海温之间的反馈机制有关；另外值得注意的是，该次表层热能输送在春季（3-5月）较强，夏季减弱，秋末冬初（10-12月）再次显著加强，与印度洋偶极子的发展和形成存在相互作用。
李德琳, 肖子牛, 赵亮
在过去几十年中，相对于热带气旋(在印度洋称为热带风暴)的路径预报，热带气旋强度的预报能力提高非常有限。 降雨的潜热释放通常认为驱动热带气旋增强非常重要的过程。 很多研究表明热带气旋的降雨和对流特征是影响热带气旋强度变化的非常重要过程，而环境变量相对来说对强度预报的作用非常有限。基于此，提取和热带气旋最佳路径数据500公里范围内匹配的卫星观测降雨和对流(云顶亮温)数据，来研究这些变量和热带气旋强度和强度变化的关系。 首先将不同来源资料进行时空匹配，包括对原始的热带气旋最佳路径数据与卫星降水和对流数据进行了时空匹配，包括位置对应，时间和空间分辨率的匹配，同时采用线性插值将路径中心位置插值到每小时；热带气旋对应的降雨数据基于TRMM卫星观测计算，热带气旋对应的云顶亮温数据基于多源定轨红外卫星计算，然后根据最佳路径空间位置、时间和影响半径（距气旋中心500km），动态提取和计算相关范围内的TRMM卫星降水和多源定轨红外卫星的红外亮温数据，得到台风路径3小时分辨率的降水和对流数据，其中降水空间分辨率0.25°，对流空间分辨率4km。 该数据显示降雨和热带气旋的强度有非常好的线性关系，降雨越大的热带气旋对应的热带气旋的强度越强。但是这不能说明热带气旋增强是由降雨引起的，快速增强的热带气旋和快速减弱的热带气旋对应的降雨都可以很强。热带气旋从快速减弱到快速增强，深对流云（云顶亮温<208 K）的强度和面积都逐步增大，而与热带气旋的强度没有线性的对应关系。这一部分深对流云的变化领先于热带气旋强度24小时变化, 因此可以作为判断热带气旋强度变化非常重要的指标（Ruan and Wu，2018，GRL）。与热带气旋相对应的降雨和对流特征，可以很好的用来研究热带气旋强度以及强度变化。同时，该数据的降雨具有3小时的分辨率，云顶温度具有半小时的分辨率， 可以做日变化尺度上的相关研究。
吴巧燕
海陆热力差异是形成季风的重要原因，印度夏季风的建立与欧亚大陆和印度洋之间产生的海陆热力差异有关。对流层中高层青藏高原和热带印度洋的热力差异与印度夏季风的爆发及其年际和年代际变化紧密相关。青藏高原和热带东印度洋上空温度是对印度夏季风变化最敏感的两个区域，基于此，用500-200hPa温度场定义了一个青藏高原与印度洋热力差异指数： TCI = Nor[T(25°N-38°N, 65°E-95°E) - T(5°S-8°N, 65°E-95°E)] 其中，Nor表示标准化，T表示500hPa-200hPa温度场。 青藏高原与印度洋热力差异指数（TCI）分为逐候、月、夏季3种时间分辨率序列。它可以从多种时间尺度反映高原与北印度洋之间的热力差异及其与后期印度夏季风变率的关系。并且，与单独的青藏高原或印度洋热力状况相比，该指数表现得更好，指数大时，后期印度夏季风强度往往偏强。另外，TCI的逐候增量对印度季风的演变具有预测意义，TCI逐候增量超前印度季风指数3候开始显著相关，且超前15候的时候相关最大。同时，TCI逐候增量前25候平均值的大小对印度季风爆发的早晚有一定的预报意义。 资助项目： 中国科学院战略性先导科技专项泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设（XDA20060501 印度洋-第三极热力差异对季风的影响及其经向输送效应）
李张群, 肖子牛, 赵亮
联系方式
中国科学院西北生态环境资源研究院
0931-4967287
poles@itpcas.ac.cn
关注我们
时空三极环境大数据平台 © 2018-2020 陇ICP备05000491号 | All Rights Reserved
｜ 
京公网安备11010502040845号
数据中心技术支持: 数云软件
