趙進平，Ken Drinkwater

（1.中國海洋大學，山東青島266100；2.挪威海洋研究所Bergen，N-5024）

北歐海主要海盆海面熱通量的多年變化?

趙進平1，Ken Drinkwater2

（1.中國海洋大學，山東青島266100；2.挪威海洋研究所Bergen，N-5024）

北歐海有暖流和寒流注入，又發(fā)生大量回流，水團特性異常復雜。由于北歐海的環(huán)流受地形控制，其水團的分布與4個海盆的分布有密切的關系。本文研究各個海盆熱通量變化的差異，以研究獲取對北歐海海氣相互作用區(qū)域差異的認識。北歐海的熱量夏季以太陽短波輻射為主，冬季以來自海洋的長波輻射、感熱和潛熱通量為主。海盆間的差異主要體現在格陵蘭海，其變化幅度短波輻射高出50%，長波輻射高出大約40%，潛熱高出大約60%，感熱高出近4倍?？赡艿脑蚴?，格陵蘭海強烈的感熱和潛熱釋放導致海溫降低，氣溫也受北極冷空氣的影響，形成與暖流區(qū)迥異的自然環(huán)境。過去30年發(fā)生了2次顯著的熱量減少事件。其中，1987年的事件很可能與冰島的火山噴發(fā)有關，火山噴發(fā)對短波輻射的影響長達一年之久，導致感熱和潛熱也同步減少。1998年格陵蘭海的潛熱和感熱明顯減少，與北極海冰輸出導致的海溫偏低有顯著關系。文章分析了4個主要海盆熱通量的變化與北極濤動（AO）指數的關系。結果表明，發(fā)生在冰島海的向下短波輻射和發(fā)生在格陵蘭海的感熱和潛熱與AO相關度較高，體現了與AO的密切關系。這些熱通量與AO指數的滑動相關系數表明，1992年以前冰島海的短波輻射與AO的相關性非常高，而格陵蘭海的感熱和潛熱在1993年后與AO高度相關，是值得深入研究的現象。本文的結果支持以下觀點：北歐海對北極濤動的貢獻主要是格陵蘭海的感熱和潛熱釋放通過冰島低壓區(qū)的上升氣流影響冰島低壓的云量，從而影響到達的太陽輻射而導致大氣環(huán)流的變化。

北歐海；熱通量；海氣耦合；北極濤動；北極濤動核心區(qū)

1 導論

北歐海（Nordic Sea）是連接北大西洋與北冰洋的海域，由格陵蘭海、冰島海和挪威海組成，也稱GIN海（見圖1）。來自北大西洋的暖流——挪威流沿北歐海東部進入，從巴倫支海和Fram海峽流出北歐海。另一支來自北冰洋的寒流——東格陵蘭流沿北歐海西部進入，并通過Denmark海峽流出北歐海。受海底地貌的影響和地形的約束，暖流多次發(fā)生從主流分離的現象，稱為回流，在北歐海中部形成大范圍回流區(qū)［1］。回流區(qū)的水體與周邊水體交換，形成特有的水團，稱為大西洋回流水（Recirculating Atlantic Water）［2］。由于回流區(qū)的水體要比暖流區(qū)和寒流區(qū)水體的滯留時間更長，有更多的時間發(fā)生海氣相互作用，成為北歐海海氣熱交換的主體。在相對較冷的冬季，海洋向大氣大量釋放熱量，導致了深對流和高密度水的形成［3］。

據此，北歐海的上層分為3個主要區(qū)域：在西部受到極地冷水直接影響的極區(qū)，在東部受到大西洋暖水直接影響的大西洋區(qū)，以及在北歐海中部占據了格陵蘭海的中部及冰島海的中部和東北部的過渡區(qū)域［4-5］。各個區(qū)域之間由海洋鋒來分隔［6-8］。

北歐海發(fā)生2種海洋對流，形成巨大的下沉流量。最顯著的對流是表面冷卻和鹵水釋放導致的對流，即開放海洋對流（Open-Ocean Convection）［9］。開放海洋對流過程引發(fā)海洋中垂直熱交換，加強海洋中的熱量釋放，產生強海氣相互作用，同時影響海洋和大氣的運動［10-11］。此外，在格陵蘭海的極鋒附近，發(fā)生大范圍的等密度對流，主要是回流水與來自北冰洋水體的混合增密導致的對流［12-13］。

由于環(huán)流和回流都與海底地形有關，北歐海的水團與各個主要海盆緊密聯系，北歐海海氣界面熱通量的差異主要是各個海盆之間熱通量的差異。因此，本文研究各個主要海盆海面熱通量的差異。在北歐海存在4個大的海盆，分別為格陵蘭海、冰島海、挪威海盆、羅弗敦海盆。其中，冰島海的深度較淺，大約1000m，其余3個都是深海盆，深度在2800m以上。由于水體來源不同，海水的溫度不同，各個海盆的海氣交換有很大的差別。其中，挪威海盆和羅弗敦海盆主要是挪威暖流的暖水回流區(qū)，水溫較高，是主要的感熱釋放區(qū)。而格陵蘭海盆是東格陵蘭流的回流水和暖流的回流水匯合區(qū)，水溫較低，感熱和潛熱的釋放都很強烈［14］。各個海盆的海氣交換對北歐海的大氣環(huán)流有重要的貢獻，其中，挪威海盆和羅弗敦海盆的暖水回流在不間斷的循環(huán)過程中不斷向大氣釋放熱量，是歐洲熱量的主要來源。

北歐海是北大西洋濤動／北極濤動（NAO／AO）的關鍵海域［15-16］，在氣候系統(tǒng)中起到重要作用。NAO明顯與系統(tǒng)性的風場距平變化、潛熱和感熱通量的變化以及海面溫度場變化有關［17-18］，亞極區(qū)渦旋的海表溫度、海冰范圍與氣壓十年尺度變化幾乎是同步的［19］，來自格陵蘭島的下降風減弱有助于抑制蒸發(fā)，改變了海冰的分布，導致海冰與氣壓場變化呈正相關關系［20］。文獻［21］通過研究北極濤動（AO）的變化與北半球海面氣壓場（SLP）變化的關系，指出存在1個以北歐海為主體的北極濤動核心區(qū)（AO核心區(qū)），AO核心區(qū)的平均SLP與北極濤動指數（AOI）高度負相關，相關系數達到0.945，二者幾乎可以相互替代。然而，北歐海東西兩側最大溫差達到10℃以上，暖流區(qū)域寒流區(qū)的海氣通量也有很大的差別。文獻［21］的結果提出1個重要的命題，是什么因素導致AO核心區(qū)的氣壓與AOI一致變化？空間不均勻的海洋如何導致大氣參數的均勻特性？為此，需要研究北歐海表面熱通量如何影響海洋和大氣的變化。

迄今為止，北歐海內部的長期連續(xù)數據主要有：各國沿岸氣象站，位于揚馬延島的氣象站，以及位于挪威南部近海的長期監(jiān)測船（M站，1949—2009）。然而，由于北歐海各項參數的空間變化范圍大，這樣幾個站的數據不足以了解北歐海海氣相互作用的全貌。

本文的目的是了解各個熱通量的時間變化及其與AO的相關性，采用NCEP-DOE Reanalysis-2在北歐海的格點化數據，研究北歐海海氣通量與北極濤動指數的關系，揭示北歐海海洋對北極濤動核心區(qū)SLP變化的作用以及對北極濤動的貢獻形式。本文的結果深入揭示了北歐海熱通量各個分量對海氣耦合的響應和反饋，指出北歐海是1個潛熱主導的海氣耦合海域。

2 熱通量的季節(jié)變化

2.1 熱通量多年月平均分布特征

熱通量和氣象數據取自NCEP-DOE Reanalysis-2數據集（http：／／www.esrl.noaa.gov／psd／dat a／gridded／data.ncep.reanalysis2.html＃references），該數據集使用了高級分析與預報系統(tǒng)進行數據同化，是NCEP Reanalysis-1的改進版本。所有數據的網格如圖1所示，經度間隔1.875°，緯度間隔1.903°。各個熱通量以進入大氣的為正，向下輻射以到達海面為正，向上輻射以離開海面為正，潛熱和感熱以進入大氣為正。凈短波輻射是指向下的短波輻射減去向上的短波輻射，凈長波輻射是向上的長波輻射減去向下的長波輻射。同期的北極濤動指數數據來自（http：／／www.cpc.ncep. noaa.gov／products／precip／CWlink／daily_ao_index／ao_index.html）。所使用的數據長度為30年，從1979年1月～2010年12月。

北歐海的海氣熱通量有非常顯著的季節(jié)變化。作者在圖2中給出了凈短波輻射、凈長波輻射、感熱和潛熱在1月和7月的空間分布圖。

北歐海大部分海域位于北極圈之內。冬季（11、12、1月）大部分海域沒有短波輻射，夏季短波輻射很好的體現了緯度差異。在東格陵蘭流海域，每年大部分時間有海冰覆蓋［22］，海冰較強的反照率導致凈短波輻射很低，大部分太陽輻射能被反射回太空。

長波輻射的冬夏差異并不大，冬季的凈長波輻射略大一些，表明冬季的云量要顯著低于夏季，海洋失熱更為嚴重。在東格陵蘭流域，冬季凈長波輻射略小一些，夏季凈長波輻射略大一些。

感熱通量在夏季比較弱，主要是海氣溫差較小的緣故。在冬季，發(fā)生非常強的感熱通量，尤其在格陵蘭海盆，感熱通量達到極大值，可達200 W／m2以上。在其他海域，感熱釋放量也達到80 W／m2以上。這樣大的感熱通量體現了該海域的海洋熱量通過感熱釋放給大氣，形成冬季大氣運動的主要熱源。這種強大的感熱釋放從10月持續(xù)到翌年4月。

潛熱通量在夏季較弱，是由于夏季大氣濕度較大的緣故。而在冬季潛熱釋放量非常可觀。在挪威海流流域，潛熱釋放超過100 W／m2，而在回流區(qū)，潛熱也達到60 W／m2以上，只有在東格陵蘭流海域，潛熱通量低于30 W／m2。顯然，北歐海冬季感熱和潛熱的釋放對歐洲冬季溫暖的氣候有重要貢獻。

可見，在夏季，太陽短波輻射是北歐海大氣運動的主要熱源，凈長波輻射通量與冬季差別不大，感熱和潛熱通量都很小。而在冬季，長波輻射、感熱和潛熱提供給大氣的熱量接近300 W／m2，接近夏季太陽輻射提供的熱量，是該海域冬季大氣運動的主要熱源。

2.2 4個海盆熱通量的季節(jié)變化

圖3給出了4個海盆各個熱通量的季節(jié)變化情況。凈短波輻射夏季最大，其他3種熱通量都是夏季最小。各個海盆的凈短波輻射相差不大，只有格陵蘭海略高。凈長波輻射通量也是格陵蘭海最高，其他3個海域相差不大。其實，格陵蘭海的海表溫度要低于挪威海盆和羅弗敦海盆。感熱通量格陵蘭海是最高的，其他3個海盆相差不大。潛熱通量當屬暖水區(qū)的挪威海盆和羅弗敦海盆最大，其他2個海盆較小，其中，冰島海的潛熱通量要遠小于其他海域。值得注意的是，格陵蘭海夏季的潛熱接近0，表明該海域夏季氣溫低，濕度大，無法形成蒸發(fā)。

圖1 北歐海地形和數據示意圖Fig.1 Topography of Nordic Seas and the grid of dada

圖2 多年月平均1和7月凈短波輻射（a），凈長波輻射（b），感熱（c）和潛熱（d）通量的空間分布Fig.2 Multiyear monthly average of net shortwave radiation（a），Net longwave radiation（b），Sensible heat（c）and latent heat（d）at January（left）and July（right），respectively

圖3 4個海盆各個熱通量分量的季節(jié)變化（多年月平均）Fig.3 Seasonal variation（multiyear monthly average）of each heat flux component at four basins

2.3各個海盆熱通量的方差

從數據中去掉圖3中的多年月平均數據，得到各個熱通量的距平量。統(tǒng)計各個海盆代表點距平量的方差列于表1?？梢?，短波輻射的方差在各個海盆相差不多，只有在格陵蘭海盆高出50%，與該海域的云量相對變化較大有關。各個海域的長波輻射方差相差不多，格陵蘭海高出大約40%，也是由于云量變幅較大的緣故。感熱的方差區(qū)域差別最大，暖水區(qū)的挪威海盆和羅弗敦海盆感熱的方差都略高于5 W·m-2，而在冰島海，感熱方差增大到8 W·m-2以上，在格陵蘭海盆，感熱方差驟升到18 W·m-2以上。這2個海域感熱方差變幅增大的原因是近海面氣溫變幅較大的緣故。潛熱方差在格陵蘭海變幅較大，達到8 W·m-2以上，而在其他3個海盆都在5 W·m-2左右，格陵蘭海潛熱變幅較大的原因是其濕度變化較大造成的。因此，格陵蘭海的感熱和潛熱通量不僅是海洋失去熱量的最主要方式，而且也是變幅最大的熱通量，是海洋和大氣發(fā)生較大幅度變化的主要原因。

表1 各個海盆各熱通量的方差Table 1 Variances of heat fluxes in four basins／W·m2

3 各個熱通量的空間差異

3.1 各個熱通量的空間差異和時間變化

為了體現各個海盆的季節(jié)變化，本文將圖1給出的4個海盆的中心點為核心，計算中心點與周邊海盆各個熱通量變化的相關性，以體現各個海盆之間的差異。圖4（a）～7（a）給出了各個海區(qū)相關系數大于0.6的海域，并計算各個海盆中心點熱通量的時間變化的差異（見圖4（b）～7（b））。高相關海域的范圍大，意味著其變化對更大的海域具有代表性。

圖4（a）表明，挪威海盆和羅弗敦海盆凈短波輻射的相關系數場相互重疊，表明二者的空間一致性較高，表明這2個海盆的云量相差不大。而格陵蘭海和冰島海近乎自成體系。圖4（b）為凈短波輻射變化的距平，表現出格陵蘭海與眾不同的較大變幅，冰島海也與其他2個海盆有較明顯的差異。凈長波輻射的空間一致性最好，4個海盆的相關系數場高度重疊（見圖5（a）），其時間變化的位相和幅度又有較好的一致性（見圖5（b））。

圖4 凈短波輻射的區(qū)域差異和時間變化Fig.4 Spatial difference and temporal variation of net shortwave radiation

圖5 凈長波輻射的區(qū)域差異和時間變化Fig.5 Spatial difference and temporal variation of net longwave radiation

從圖6（a）和圖7（a）可見，冰島海、挪威海盆和羅弗敦海盆的感熱和潛熱相關性都很好，相關系數場相互重疊的區(qū)域很大，表明暖流影響區(qū)域的感熱和潛熱特性比較接近。唯有格陵蘭海，其感熱和潛熱都與周邊不一樣，相關區(qū)域的范圍也很小，說明在格陵蘭海的感熱和潛熱特性主要集中在不大的范圍內。圖6（b），7（b）也表明，格陵蘭海的感熱和潛熱都異常高，其中感熱產生的距平非常顯著，潛熱也是高于其他海盆。

圖6 感熱通量的區(qū)域差異和時間變化Fig.6 Spatial difference and temporal variation of sensible heat flux

圖7 潛熱通量的區(qū)域差異和時間變化Fig.7 Spatial difference and temporal variation of latent heat flux

3.2各個熱通量變化的一致性

表2給出了潛熱與其它各個輻射通量距平之間的相關系數，以查看這些熱通量變化的一致性。結果表明，短波輻射與潛熱通量變化的相關性最小，主要原因是短波輻射主要發(fā)生在夏季，而潛熱主要發(fā)生在冬季。而潛熱與長波輻射和感熱都有很好的正相關，表明各種與海洋因素密切相關的熱通量都有很好的一致性。但是，潛熱與感熱的相關性更高一些，在格陵蘭海，二者的相關系數達到0.95；在挪威海盆，相關系數也達到0.82。而潛熱與長波輻射的相關系數在0.51～0.66之間。

表2 各個海盆潛熱與其他熱通量的相關系數Table 2 Correlation coefficients of latent heat with other heat fluxes at each basin

總體來看，挪威海盆與羅弗敦海盆的熱通量變化一致，表明暖流區(qū)熱通量有比較一致的變化。冰島海雖然有時有比較大的偏差，但更趨向于暖流區(qū)的特征，與進入冰島的伊爾明哥流有關。北冰島伊爾明哥流沿冰島北部沿岸流動，將大西洋水帶入冰島海，占據上層200～300 m的深度［23］。只有格陵蘭海非常特殊，其短波輻射、感熱和潛熱都有很大的變幅，與相鄰海域完全不同。這與格陵蘭海的特殊物理特征有關。在格陵蘭海，沒有暖流直接流入，強烈的感熱和潛熱釋放，導致海溫降低，氣溫也受北極冷空氣入侵的影響，形成與暖流區(qū)迥異的自然環(huán)境。此外，格陵蘭海的上升氣流最弱，云量少，造成凈短波輻射高，凈長波輻射也高的特點。

3.3各個熱通量變化的特殊事件

從圖4（b）～7（b）可以看出，在過去30年發(fā)生了幾次顯著的熱量減少事件。其中，短波輻射的減少事件發(fā)生在1986—1987年和1999—2000年。這2次強負距平事件很可能與冰島的火山噴發(fā)有關。冰島在1986年7月發(fā)生了強火山噴發(fā)，噴發(fā)期持續(xù)了大約15 d；冰島2000年的火山噴發(fā)也很強。火山噴發(fā)產生的火山灰和氣溶膠對太陽短波輻射的影響長達一年以上［24］。

感熱和潛熱通量的負距平事件與短波輻射有所不同。1986年冬季發(fā)生的感熱和潛熱的負距平事件，可以認為也受到火山噴發(fā)的影響；而2000年發(fā)生火山噴發(fā)，卻沒有發(fā)生感熱和潛熱的負距平。1998—1999年發(fā)生顯著的感熱和潛熱的負距平事件。云量的變化也表明，1987年的短波輻射負距平事件與云量增大有直接的關系。而在1998—1999年間，云量以低值為主。低云量通常對應于高凈長波輻射，但那年的長波輻射也處于低值。因此，只有一種可能，就是海溫異常低。這種情形是合理的，因為海溫低會導致感熱和潛熱的下降。1998—1999年的異常低溫不會影響后續(xù)年份的短波輻射。

從圖6和7可以看到，感熱和潛熱通量在1990—1996年之間一直保持高值，這段時間恰逢北極濤動的正位相，表明感熱通量在這段時間與北極濤動有很好的關系。除了特殊的事件之外，各個熱通量的變化更多地與北極濤動相聯系。下文將仔細研究各個熱通量的變化與北極濤動的關系。

4 熱通量變化與北極濤動指數的關系

由于北歐海位于北極濤動核心區(qū)，北歐海輻射量的變化與北極濤動應該有密切的聯系。但是，由于北歐海的流系和水團復雜，各個海盆的輻射特性相差很大。為此，本文在此討論各個海盆的輻射差異，以了解各個海盆對北極濤動的貢獻。為了使結果對各個海盆有更好的代表性，本文選取各個海盆中所有點（見圖1中綠色三角所示）對各個熱通量進行平均，將平均的結果與北極濤動指數進行相關分析。這里，采用了［25］北極濤動核心區(qū)的概念，即北極濤動指數與北歐海平均氣壓的高度一致性，用北極濤動指數代表北歐海的平均氣壓場的變化。其中，由于考慮輻射通量與大氣的關系，本文采用向下的短波輻射代替凈短波輻射，因為向下的短波輻射與大氣吸收的關系更密切。分析結果見表3。

表3 各海盆各熱通量與AO指數的相關性Table 3 Correlation coefficients of each heat flux with AO index at each basin

從表3可見，向下短波輻射與AO指數相關性較高的在冰島海，其他海域相關性都比較差，表明發(fā)生在冰島海的短波輻射與AO的關系比較密切。在冰島海和其他2個暖水海盆凈長波輻射與AO有較高的相關性。格陵蘭海的感熱和潛熱與北極濤動指數正相關程度較高，在其他海盆，感熱和潛熱的變化與北極濤動關系不明顯。表3的結果表明，向下短波輻射和凈長波輻射與AO相關性最好的都在冰島海，CC均為-0.35。感熱和潛熱與AO相關最好的在格陵蘭海，CC均為0.30（見圖8）。

上述結果表明，以下2個過程是發(fā)生在北歐海的重要海氣相互作用過程：第一，冰島海的短波輻射與AO指數相關度較高，是與北極濤動關系密切的過程。短波輻射的變化通常與云量高度相關，4個海盆向下短波輻射變化與云量的相關系數分別為-0.74，-0.74，-0.65和-0.71。因此，云量是影響北極濤動最重要因子之一。第二，發(fā)生在暖水海盆中的長波輻射與AO有密切關系，保持大范圍的較高相關度。第三，格陵蘭海的潛熱和感熱通量的變化與AO正相關，有可能是北極濤動的驅動因素，至少與AO耦合變化，值得深入研究。

本文通過對2個時間序列進行滑動相關來表現二者的一致程度。設Xk和Yk2個時間序列，Ri是2種信號以第i時刻為中心的相關系數，

計算相關系數的時間窗口為±n。對各點滑動求取相關系數，就可得到相關系數的滑動變化曲線。在本文中，取n=12個月，相當于對2年的數據取相關。圖8給出了與北極濤動相關系數較高的這4個熱通量的滑動相關系數。

在30年的時間里，相關系數0.3～0.35超過了99.9%的置信度，已經體現了顯著的相關性。但從圖8和表3可見，如果將這30年分為兩段，1989—1992和1993—2009，兩段的相關系數相差很大。冰島海前段的短波和長波輻射與AO的相關系數達到-0.59和-0.63，而后段相關性很差；而格陵蘭海正好相反，感熱和潛熱前段的相關性很差，而后段的相關系數竟高達0.72和0.73。這個結果表明，在1992年以前，冰島海的短波輻射和長波輻射對AO的貢獻可能更大一些，而1993年以后，格陵蘭海的感熱和潛熱對AO的貢獻更大一些。作者認為，這可能與較長時間尺度內北極濤動的位相變化有關。1989—1995是北極濤動的正位相期，1992年以前AO總體上在升高，而1993年以后AO總體上在降低，各個熱通量的在相關性上的差別可能與此有關。對這個現象還無法在物理上給出合理的解釋，需要在此基礎上深入研究。

圖8 與北極濤動相關性較好的4個熱通量Fig.8 Heat fluxes well correlated with AO index

5 結果與討論

北歐海包含有4個海盆，格陵蘭海、冰島海、挪威海盆和羅弗敦海盆。北歐海有暖流和寒流注入，又發(fā)生大量回流，其環(huán)流和水團特性異常復雜。由于北歐海的環(huán)流受地形控制，其水團的分布與海盆的分布有密切的關系。因此，本文研究各個海盆熱通量變化的差異，以研究獲取對北歐海海氣相互作用的全面認識，并通過研究這些熱通量與北極濤動指數的相關性，研究北歐?？赡艿暮怦詈线^程。

由于特殊的流場特點和地域特征，北歐海短波輻射主要發(fā)生在夏季，而來自海洋的長波輻射、感熱和潛熱通量主要發(fā)生在冬季。海洋在冬季強烈地向大氣輸送熱量，與夏季太陽輻射的熱量相當。海洋輸送的熱量在各個海盆很不相同，其中，格陵蘭海的月平均長波輻射和感熱最大。用方差表現各個熱通量的變化幅度得出，最為特殊的是格陵蘭海，其短波輻射高出50%，長波輻射高出大約40%，潛熱高出大約60%，感熱驟升到18 W·m-2以上，高出其他海盆近4倍。

各海盆熱通量變化的相關性分析表明，挪威海盆與羅弗敦海盆的熱通量變化比較一致，表明暖流區(qū)有一致的變化。冰島海雖然有時有比較大的偏差，但更趨向于暖流區(qū)的特征。只有格陵蘭海非常特殊，其短波輻射、感熱和潛熱都有很大的變幅，與相鄰海域完全不同。在格陵蘭海，強烈的感熱和潛熱釋放導致海溫降低，氣溫也深受北極冷空氣入侵的影響，形成與暖流區(qū)迥異的自然環(huán)境。此外，格陵蘭海云量少，造成凈短波輻射高，凈長波輻射也高的特點。

在過去30年發(fā)生了幾次顯著的熱量減少事件，其中，短波輻射的減少事件發(fā)生在1986—1987年和1999—2000年，可能與1987年和2000年冰島的火山噴發(fā)有關。由于到達的太陽輻射減弱，感熱和潛熱也同步減少。感熱和潛熱的變化也與北極海冰的輸出量增大，海面溫度偏低有顯著關系。

文章分析了4個主要海盆熱通量的變化與北極濤動指數的關系，結果表明，發(fā)生在冰島海的向下短波輻射和發(fā)生在格陵蘭海的感熱和潛熱與AO相關度較高，體現了與AO的耦合變化特性。由于到達海面的短波輻射與云量變化高度相關，短波輻射與AO的高相關是云量變化的結果，因此，AO的驅動因素是云量的變化。而云量主要是海洋的蒸發(fā)和大氣的上升氣流生成的，北歐海位于冰島低壓區(qū)，發(fā)生在格陵蘭海的潛熱通量過程可能與云的形成有密切關系，成為北極濤動的驅動因素。本文的統(tǒng)計分析只能指出這種可能性，證實這個機理需要更多的動力學研究。

這些熱通量與AO指數的滑動相關系數揭示了一個現象，1992年以前冰島海的短波輻射與AO的相關性非常高，1993年后相關性較差；反之，格陵蘭海的感熱和潛熱在1992年以前與AO的相關性并不好，而1993年后與AO高度相關，表明在AO增強過程中主要與輻射特性有關，而AO減弱過程主要與海洋的感熱和潛熱有關。

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Multiyear Variation of the Main Heat Flux Components in the Four Basins of Nordic Seas

ZHAO Jin-Ping1，Ken Drinkwater2
（1.Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2.Institute of Marine Research，Bergen N-5024，Norway）

Water masses in the Nordic Seas are complex as there are imports of warm and cold ocean current，and a number of recycles.The spatial distribution of water masses is closely related with the four basins，as the water transport in Nordic Seas are carried by topography-followed currents.The differences of heat flux components in the four basins are studied to understand the spatial difference of the air-sea interaction in the Nordic Seas.The heat flux components of Greenland Sea are quite different，whose variance of shortwave radiation is 50%higher，longwave radiation is 40%higher，latent heat is 60%higher，and the sensible heat is four times than the other basins.The possible reason is its low sea surface temperature reduced by enhanced release of sensible and latent，and its low air temperature influenced by the cold air mass from the Arctic.As the highly consistent of the averaged SLP of Nordic Seas with AO index，the correlation of the heat fluxes of the four basins with AO index is analyzed to show the influence of oceanic heat on atmospheric movement.The high correlation with AOindex appeared in both regions：the shortwave radiation in Icelandic Sea，and the sensible and latent heat flux in the Greenland Sea.Running correlation coefficient indicates that the high correlation processes could be divided into two periods：before 1992，the shortwave radiation in Icelandic Sea is highly correlated with AO index；After 1993，the sensible and latent heat in the Greenland Sea are closely correlated with AO index.The result of this study supports the following possibility：the sensible and latent heat release in the Greenland Sea is dominant to the atmospheric processes in the Icelandic area through the upwelled air flow to influence the cloud cover，and hence，the arriving solar radiation.

Nordic Seas；heat flux；air-sea coupling；Arctic Oscillation（AO）；AO core region

P731.21

A

1672-5174（2014）10-009-11

責任編輯 龐 旻

國家自然科學基金重點項目“北極海冰與上層海洋環(huán)流耦合變化及其氣候效應（41330960）”；南北極環(huán)境綜合考察與評估專項（CHINARE0403）資助

2014-08-20；

2014-09-08

趙進平（1954-），男，教授，博導。E-mail：jpzhao＠ouc.edu.cn