Page 6 - 《高原气象》2025年第5期
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高     原      气     象                                 44 卷
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             在较大偏差（Elvidge et al， 2023； Inoue et al， 2011；      昼， 南极冰雪对太阳辐射的吸收也仅为 5%~25%
             Renfrew et al， 2021）。因此， 准确刻画海冰区海-                （Wiscombe and Warren， 1980）。东南极高原夏季获
             气湍流热量交换特征与影响机制对提高模式预测                              得太阳辐射占全年总辐射量的 58%， 年平均净辐射
                                                                           -2
             精度具有重要意义。                                          为-8. 7 W·m （傅良等， 2015）。国际极地年全球协
                  本文回顾了极地冰区海-气热量交换的基本特                          同观测中的结果表明， 中山站年净辐射通量为
             征与变化趋势， 阐述了海冰区海-气湍流热量交换                            12. 9 W·m ； SH 在夏半年（10 月至次年 2 月）为正，
                                                                         -2
             机制， 并对极区海-气湍流热量交换研究进行了展                            冬半年（3 -9 月）为负， 年平均为 1. 9 W·m ； LH 全
                                                                                                      -2
             望， 最后进行了总结， 旨在推动极区海-气湍流交                           年为正值， 年平均为 11. 2 W·m ； 吸收的短波辐射
                                                                                            -2
             换研究的发展， 提高相关数值模式的预测精度。                             主要用来融化冰雪并以 SH 和 LH 方式加热大气（李
                                                                诗民等， 2010）。由于冰雪覆盖以及地形的差异
              2  极地冰区海-气湍流热量交换的基                                性， 南极地表热通量也存在差异， 如南极内陆和陆
                  本特征与变化趋势
                                                                地边缘冰雪全年以 SH 方式消耗热量， 通过 LH 方式
                  长波辐射是北极冬季海表能量收支的主要组                           获得热量（Landy et al， 2014）， 但在冬季下降风区
             成， 而短波辐射是北极夏季海表能量的主要来源。                            域， SH 由大气向地表输送， 地表辐射增强， 沿海和
             整个冬季的净辐射非常稳定， 平均约为-27 W·m ，                        内陆高原区域辐射散失的热量和 SH 受到了限制
                                                         -2
             5月净辐射由负转正， 由于 7月的反照率较低， 净辐                        （Van den Broeke， 2004）。
             射达到最大值， 并在 9 月再次变为负值（Lindsay，                          极地冰区海-气热通量与 SIC 密切相关。挪威
             1998）。开放水面的热量平衡主要由辐射决定， 海                          海域的浮冰观测数据也表明， 海-气湍流热通量随
             表吸收的净辐射约占总净辐射的 50%， 主要用于潜                          距离浮冰边缘的位置而变化， 在冰缘海域 SH 占主
             热（latent heat， LH）， 并通过长波辐射影响大气的热                  导 ，  而 在 距 离 浮 冰 较 远 的 位 置 LH 占 主 导
             量； 而海冰吸收的净辐射仅占海表吸收净辐射的                            （Brümmer， 1996）。当 SIC 为 0%~20% 时， LH 平均
                                                                                −2
             6%， 主要用于显热（sensible heat， SH）和海冰融化，                峰值约为 75 W·m ； SIC 为 20%~40% 时， 平均峰值
                                                                            −2
             但高纬度（如 85°N）区域浮冰的消融主要受 LH 的影                       约为 25 W·m ； 而 SIC 为 80%~100% 时， 平均峰值
                                                                            −2
             响， 并且冬季从大气向海表的 SH 传输可减少海表                          约为-5 W·m ； 在月平均尺度上， 当 SIC 大于 20%
             长波辐射引起的能量损失（Bian et al， 2003； Jordan               时， SH 通常为负值， 而当 SIC 为 0%~20% 时， SH 约
                                                                          −2
             et al， 1999； 卞林根等， 2011； 张雅斌等， 2000）。当             为 10 W·m （Taylor  et  al，  2018）。 北 冰 洋 海 - 气
             海冰存在或有雪覆盖时， 热量传输发生了衰减， 减                           SH、 LH受风速、 温度梯度和湿度梯度影响显著， 并
             小了海水表面与大气的温度差异， 湍流稳定性增                             且 SH 与温度梯度呈显著正相关（卞林根等， 2007，
             强， 影响了 SH 和 LH 的传输（Persson et al， 2002；            2011）。SIC 的减少增加了海表与大气的温度与湿
             Sato and Inoue， 2018）。海冰的绝缘作用使海冰覆                  度的垂直梯度差异， 特别是当无冰的水面比海冰表
             盖的海表热量保持相对稳定， 但当出现水道时， 开                           面更加温暖时， 海-气湍流交换会得到增强（Bois‐
             放水面与大气的 SH 可高达几百瓦每平方米， 这在                          vert and Stroeve， 2015）。此外， 北极海域的 SH 和
             海气温差可达 20~40 ℃的冬季尤为明显（Boisvert                     LH 具有区域性， 如在卡拉/巴伦支海、 格陵兰岛东
             et al， 2013）。随着海冰融化或覆盖天数的减少， 进入                    部海域和巴芬湾地区， 由于大气比湿的增加， 12
             海洋的辐射增加， 海表与大气的温度梯度变大， 促进                          月、 1 月和 2 月出现了统计意义上的季节性下降趋
             了海-气热通量的交换， 导致了更大的SH和LH（Mar‐                       势， 但其他地区的 LH 在年平均尺度上呈现增加趋
             cq and Weiss， 2012； Massom et al， 2018）。极端情况       势（Boisvert  et  al，  2013；  Boisvert  and  Stroeve，
             下， 海冰表面的 LH 在 0~10 W·m ， 而开放水面的                    2015）。
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             SH 和 LH 可能超过 100 W·m （Massom et al， 1998；              南大洋的海-气湍流热通量在 1 月的净交换为
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             Boisvert and Stroeve， 2015）。通过对漂流冰站 40年            139 W·m ， 而 7 月为-79 W·m ， 并受高纬度冷大
             的观测数据进行小波分析表明， 净辐射具有明显的                            气影响存在极端的湍流热量损失事件， 日平均损失
                                                                             -2
             日周期特征而 SH 和 LH 没有类似周期现象， 并且                        可达 470 W·m （Schulz et al， 2012）。净短波辐射
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             SH 在冬季为正值， 为 7~10 W·m ， LE 在冬季接近                   向极点逐渐降低， 而净长波辐射向极点逐渐增加。
             零（Lindsay， 1998）。                                  如在 10 月至次年 4 月净短波辐射从 45°S -65°S 减
                                                                            -2
                  南极海冰增强了海表反照率， 即便是在夏季极                         少了 75 W·m ， 其中反照率变化引起的减少约占
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