中科院海洋所研究团队揭示涌浪对风应力的调制作用
中科院海洋所研究团队揭示涌浪对风应力的调制作用
中国科学院海洋研究所尹宝树研究团队近期在风应力研究领域取得重要进展。研究团队通过自主构建的海气通量观测塔收集高频率风速湍流数据，揭示了不同大气稳定度条件下涌浪对风应力的调制作用。该研究成果已在国际知名期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》发表。
风应力是海洋与大气相互作用研究中的一个关键参数。合理可靠的海洋表面风应力的参数化对海洋和大气过程模拟以及全球气候变化研究都有重要的科学意义和应用价值。
研究团队基于南海北部海上测风平台，构建了涡度相关和海浪海流同步观测系统（图1），记录了长时间范围的风速湍流数据。之后，采用涡相关法直接计算了风应力的大小和方向，研究了低风速且涌浪主导的海况条件下风应力的变化规律。
研究结果显示：涌浪所引起的扰动能够在波浪边界层中延伸至少20米（图2），在稳定大气以及大波龄的背景条件下，涌浪扰动风应力的情况更加容易被观测到，基本对应于夜间边界层形成时期；在大气稳定并且涌浪为主导的海况下，实测风应力相对于COARE算法得到的结果偏低，而大气不稳定时，两者的结果基本保持一致；同时，本研究提出了一个简单修正模型，可以修正COARE算法计算的结果（图3）。
图1 海气通量观测位置以观测系统示意图
图2 风速谱受到主导涌浪频率处的扰动而产生了异常的峰值
图3 不同大气稳定条件下实测风应力与COARE算法结果的对比图
中国科学院海洋研究所博士研究生高天海为论文第一作者，冯兴如研究员为通讯作者，合作者包括中国科学院海洋研究所尹宝树研究员和博士研究生谢建斌、以及龙源电力集团股份有限公司高级工程师李近元。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和崂山实验室科技创新项目的联合资助。
论文信息：
Gao,T.,Feng,X.,Xie,J.,Li,J.,& Yin,B. (2025). Impact of atmospheric stability on swell‐induced perturbations in wave boundary layer. Journal of GeophysicalResearch: Oceans,130,e2024JC021665. https://doi.org/10.1029/2024JC021665