臺風期間海洋飛沫對海氣湍通量的影響研究

張連新，韓桂軍，李威，張學峰，付紅麗，張曉爽，邵彩霞

（1.中國海洋大學海洋環(huán)境學院，山東青島 266100；2.國家海洋局海洋信息中心，天津 300171）

臺風期間海洋飛沫對海氣湍通量的影響研究

張連新1，2，韓桂軍2，李威2，張學峰2，付紅麗2，張曉爽2，邵彩霞2

（1.中國海洋大學海洋環(huán)境學院，山東青島 266100；2.國家海洋局海洋信息中心，天津 300171）

本文以2006年9月日本以南海域的臺風YAGI為例，應用黑潮延伸體附近的KEO浮標觀測資料，并結(jié)合衛(wèi)星遙感等融合資料，分析海洋飛沫在臺風不同發(fā)展階段對海氣界面間熱量通量和動量通量的影響。首先，定量地分析臺風期間海洋飛沫對海氣熱通量的影響。結(jié)果表明，在臺風YAGI過境期間，海洋飛沫能夠顯著地加劇海氣界面間的熱量交換，尤其是潛熱交換。海洋飛沫增加的熱通量隨著風速的增強而增大，隨著波齡的增大而減小。隨后，通過動量分析表明，在臺風YAGI過境期間，海洋飛沫顯著地增強了由大氣向海洋的動量轉(zhuǎn)移。當風速達到臺風量級后，考慮海洋飛沫所增加的動量通量與界面動量通量大小相當，同時，在此風速條件下，海洋飛沫在海氣界面形成極限飽和懸浮層，抑制風到海表面的動量轉(zhuǎn)移，導致海氣界面間總的動量通量的增長率隨之減小。

飛沫；臺風；熱通量；動量通量

1 引言

當風速達到一定速度時，波浪破碎產(chǎn)生海洋飛沫。波浪破碎影響海洋上層的湍動能［1—2］，海洋飛沫則改變海面粗糙度長度，進而影響海氣間的湍通量。因此，在計算湍通量時，應考慮海洋飛沫影響因子［3］。關(guān)于熱通量方面，張淮和婁順里［4—5］以單個飛沫滴為研究對象，得到飛沫滴的熱量和水汽通量的表達式。基于海洋飛沫的微物理過程，F(xiàn)airall等［6］簡化Andreas［7—8］的時間尺度，指出飛沫的下降速度和湍流垂直傳輸決定飛沫的懸浮時間，飛沫蒸發(fā)是感熱通量的匯。基于實測數(shù)據(jù)資料（COARE-plus，HEXMAX，HEXOS和FASTEX），Andreas［7—13］采用Pruppacher 和Klett［14］的云微物理機制，研究海洋飛沫由產(chǎn)生到與周圍環(huán)境達到熱量平衡和濕度平衡的演變過程，并認為當風速達到11～13 m／s時，海洋飛沫將顯著的影響界面間的潛熱通量和感熱通量。數(shù)值模擬［15—18］的結(jié)果表明，由于海洋飛沫的存在，海洋將提供給大氣更多的熱量；關(guān)于動量通量方面，當海洋飛沫噴射進入空氣中，氣流加速海洋飛沫，當飛沫滴再次墜入海洋時，實現(xiàn)海洋與大氣間的動量轉(zhuǎn)移。在臺風強度下，海洋飛沫引起的動量通量與界面動量通量具有可比的量級［10］。故推測海洋飛沫將成為除湍流外的另一條重要的海氣交換途徑。綜上所述，前人多從微觀的角度討論海洋飛沫，但缺少統(tǒng)一有效的海洋飛沫增長函數(shù)，所以本文試從其他角度研究海洋飛沫的作用。

關(guān)于飛沫對臺風的影響研究表明，在熱力學方面，受海洋飛沫蒸發(fā)的影響，底層大氣開始變濕變冷，海洋飛沫改變大氣邊界層的層結(jié)［19］和對流活動［20］。海洋飛沫的蒸發(fā)會導致大氣下界面的冷卻，增強海氣界面的感熱交換，進而影響風暴強度［21］，同時，海洋飛沫對海氣邊界層的影響隨著高度的增加而減弱［22］。海洋飛沫的影響與海氣邊界層的高度相關(guān)外，還依賴于海洋飛沫自身的濃度和蒸發(fā)率［23］。此外，對于中緯度風暴而言，飛沫導致降雨的增加［24］。在動力學方面，Gall等［25］考慮了飛沫的垂直和水平拖曳作用，并指出飛沫能夠通過復雜的物理過程改變臺風的結(jié)構(gòu)。由此可知，臺風對熱量和動量的微小變化非常敏感。如果飛沫確實影響臺風期間的熱量通量和動量通量，那么海洋飛沫對于臺風的研究將非常重要。但是前人多從理論或模式的角度對海洋飛沫進行研究，尚缺少實測資料的驗證，不利于實際海區(qū)的應用研究。

本文基于前人的研究，著重從宏觀上出發(fā)，以海洋飛沫對海面粗糙度長度的影響為切入點，考慮海洋飛沫的作用，避免了海洋飛沫增長函數(shù)的不一致性。以西北太平洋的臺風YAGI為例，使用實際的浮標觀測數(shù)據(jù)，從熱量和動量兩方面分別討論飛沫影響因子的作用，著重分析臺風不同發(fā)展階段海洋飛沫對海氣湍通量的影響。

2 研究方法

2.1 海洋飛沫的物理影響

高風速下海表產(chǎn)生的破碎波擾亂了海氣界面，進而產(chǎn)生兩位相層——海洋中的氣泡和大氣中的飛沫［26］。當風速超過25～30 m／s時［27—28］，海表幾乎完全由兩位相層所覆蓋，從而影響海面的拖曳系數(shù)，抑制風到海表的動量轉(zhuǎn)移。Makin［29］基于有效飽和懸浮沫滴層的TKE平衡理論和Powell等［27］的外海觀測，得到高風速下含飛沫影響因子的海面空氣動力學粗糙度長度的參數(shù)化方案，

式中，z0是高風速下受飛沫影響的海面動力粗糙度長度，α為Charnock常數(shù)，是反映海洋飛沫作用的函數(shù)，ω＝min（1，acr／ku*），acr為典型海洋飛沫滴的臨界下降速度，取0.64 m／s［29］，von karman常數(shù)k取0.4，cl可看作無量綱的飛沫懸浮層厚度，cl＝（ghl／u2*），hl為有限飽和飛沫懸浮層的厚度。Makin［29］認為有限飽和飛沫懸浮層的厚度hl大于破碎波的高度而小于有效波高hs，并取hl為有效波高hs的十分之一，所以在前人研究的基礎(chǔ)上［30］，無量綱的飛沫懸浮層厚度cl為：

近幾年研究表明，中低風速下粗糙度長度也是依賴風速和波浪狀態(tài)的量［31—38］。其中Donelan［38］利用外海數(shù)據(jù)擬合了用均方波高無因次的海面粗糙度：

式中，cp為當?shù)仫L引起的波頻譜峰的主波相速，cp／u*為波齡（β*）。由式（3）可知，海面粗糙度長度隨波齡的增大而減小，即年輕的波浪具有較大的海面粗糙度長度，成熟的波浪具有較小的粗糙度長度［31—38］。

本文利用Toba［39］的3／2指數(shù)律和深水情況下的譜峰周期關(guān)系式，并結(jié)合高、中低風速下的海面粗糙度關(guān)系式得到：

式（4）為全風速下含飛沫影響因子的海面動力粗糙度長度［40］。當海洋飛沫不起作用時，w值為1，全風速下的粗糙度長度恢復為中低風速下的粗糙度長度式（3）。當海洋飛沫的影響增強時，w隨之減小，海面動力粗糙度長度隨之減小，最終拖曳系數(shù)隨之減小。結(jié)合Toba［39］的3／2指數(shù)律和深水情況下的譜峰周期關(guān)系式計算波齡，

式（5）由有效波高計算波齡，B反映了風浪的不同發(fā)展狀態(tài)。

2.2 湍通量的參數(shù)化方案

實際應用中多采用COARE2.6模型計算海氣界面間的湍通量［41］。COARE2.6模型基于塊體公式［42］和Monin-Obukhov相似理論（簡稱MOST），以平均量計算海氣通量，

式中，Hs、Hl和τ分別為感熱通量、潛熱通量和動量通量，ρa為空氣密度，cpa為定壓比熱，Le為蒸發(fā)潛熱，和u分別代表垂直風速、位溫、水汽比濕和水平風分量的湍擾動，式（6）中的簡化為：

式中，x代表風速分量、位溫、水汽比濕；cx為變量x的塊體輸運系數(shù)（d指風速）；cx為總的輸運系數(shù)（例Cd為拖曳系數(shù)，Ch為Stanton數(shù)，Ce為Dalton數(shù)）；ΔX是變量x平均值的海氣差。

輸運系數(shù)cx依賴于以MOST為基礎(chǔ)的表面穩(wěn)定度：

式中，ζ是MOST穩(wěn)定參數(shù)，下標n指中性穩(wěn)定（ζ＝0），z為平均量x的測量高度，ψx為描述平均廓線穩(wěn)定度的經(jīng)驗函數(shù)。z0x是粗糙度長度參數(shù)，用以描述變量x的表面中性轉(zhuǎn)移特性（包括海面動力粗糙度長度z0，熱量和水汽粗糙度長度zt，zq）。原COARE2.6中的z0由Charnock關(guān)系求得，而Charnock關(guān)系并未考慮海洋飛沫的作用，故原COARE2.6得到的海氣湍通量為界面湍通量［13］。同時，使用式（4）得到的湍通量考慮了海洋飛沫影響因子，為界面間的總的湍通量。此外，海洋向大氣輸送的通量為正，大氣向海洋輸送的通量為負。

為說明拖曳系數(shù)的分布特征，本文通過式（4）、（7）、（8）得到不同波齡（5.5～35）情況下含飛沫影響因子的拖曳系數(shù)隨10 m風速的變化。由圖1可知，拖曳系數(shù)隨10 m風速和波齡二者的變化而變化。當風速恒定時，拖曳系數(shù)隨波齡的減小而增大，即越年輕的風浪拖曳系數(shù)越大［31—38］；當波齡固定不變時，拖曳系數(shù)先隨風速持續(xù)增大，當風速達到35 m／s左右，拖曳系數(shù)隨風速增大而減小，此特征與Powell等［27］的觀測結(jié)果相一致。所以考慮飛沫作用的拖曳系數(shù)在中低風速時隨著風速增大而增大，高風速時隨著風速的增加而減小［43］。

3 資料與背景

3.1 數(shù)據(jù)資料

本文采用NOAA黑潮延伸體觀測（KEO）浮標數(shù)據(jù)估算海氣湍通量值，浮標的地理位置為（32.4oN，144.6oE），選用的觀測數(shù)據(jù)有3 m風速、3 m大氣溫度、3 m相對濕度、降雨速率、太陽短波輻射、長波輻射、海表溫度、海洋溫度剖面和海洋鹽度剖面，觀測時間為2006年9月17日00：00－29日24：00，時間間隔為10 min。在前人研究中常使用10 m風速估算有效波高［44］，此方法會存在一定的誤差。所以本文取ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）發(fā)布的ERA_Interim數(shù)據(jù)集的有效波高數(shù)據(jù)，以保證臺風期間有效波高分布的有效性，空間分辨率為0.25°×0.25°，時間與KEO浮標數(shù)據(jù)的時間相對應。

為分析臺風期間大面海表溫度變化，本文使用Reynolds SST數(shù)據(jù)集［45］的海表面溫度數(shù)據(jù)，空間分辨率為0.25°×0.25°，時間為2006年9月22－27日，分辨率為1 d。臺風中心位置、中心氣壓、最大風速等信息來自上海臺風所的“CMA-STI熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集”。

3.2 臺風YAGI

臺風YAGI在2006年9月17日于西北太平洋洋面形成；由圖2可知，22日臺風移動進入研究區(qū)域，此時研究區(qū)域內(nèi)的海表面溫度均高于26℃；隨后，23日YAGI快速向東北移動并且經(jīng)過KEO浮標站附近。此時臺風增強為強臺風（中心最大風速達40～45 m／s，最低壓強達950～960 hPa），臺風路徑右側(cè)出現(xiàn)低于26℃的大面積低溫區(qū)［46—47］；24日臺風離開研究區(qū)域，臺風路徑右側(cè)的大面積的低溫區(qū)一直持續(xù)到27日。

圖2 臺風期間（9月22－27日）的日平均Reynolds SSTFig.2 The color-filled contour plot of daily averaged sea surface temperature derived from the Reynolds SST data set from 22nd to 27th September

4 結(jié)果分析

4.1 海洋飛沫對海氣熱通量的影響

圖3為臺風YAGI期間總的熱通量（飛沫產(chǎn)生的熱通量與界面熱通量之和）與界面熱通量的相關(guān)分布。由圖3可知，總的熱通量與界面熱通量具有較好的相關(guān)性，在此過程中海洋飛沫通過蒸發(fā)與熱交換等微物理過程產(chǎn)生了飛沫熱通量，所以總的熱通量總體上大于界面熱通量（見圖3）。

臺風期間KEO浮標觀測站的熱通量的變化情況如圖4和圖5所示，具體分布如下：9月20－22日臺風未經(jīng)過KEO浮標觀測站時，總的熱通量與界面熱通量的分布趨勢基本相同（見圖4a，圖5a）。感熱通量主要集中在0～25 W／m2（見圖4a），潛熱通量主要集中在0～200 W／m2（見圖5a）。此時海氣界面間的風速較小，海面上的海洋飛沫濃度較低，飛沫未對熱通量產(chǎn)生較明顯的影響；9月23日臺風經(jīng)過KEO站時，最大風速可達35 m／s，此時總的熱通量明顯大于界面熱通量（見圖4b，圖5b）。考慮飛沫作用后，總感熱通量與界面感熱通量相比最大可增加53.47 W／m2（見圖4b），增加量占界面感熱通量的26%。總潛熱通量比界面潛熱最大增加了147.7 W／m2（見圖5b），增加量占界面潛熱通量的29%。由此可知，飛沫使海氣界面間的熱量交換變得更為劇烈，尤其對潛熱通量的影響更加強烈。上述結(jié)果與飛沫的物理過程相一致：飛沫滴以海水溫度噴射進入空氣時，迅速冷卻至濕球溫度，從而增大了海氣之間的感熱交換［48］，當飛沫與周圍環(huán)境達到熱量平衡后再進行潛熱交換，此時飛沫的潛熱交換所需要的一部分熱量來自感熱交換，最終將中和飛沫產(chǎn)生的部分感熱［13］。因此，飛沫對感熱通量的影響不如對潛熱通量影響的那么顯著；9月24－26日臺風離開KEO站，總的熱通量稍大于界面熱通量（見圖4c，5c）。這是由于隨著臺風離開浮標站，浮標站的風速減小，海面上的飛沫濃度隨之變小，所以海洋飛沫對海氣熱通量的影響變?nèi)酰詮娪谂_風經(jīng)過前海洋飛沫所產(chǎn)生的影響。飛沫感熱值與飛沫潛熱值的分布范圍分別為0～8.12 W／m2，0～24.01 W／m2（見圖4c，5c）。臺風過境期間與過境后，飛沫均使海洋失去了更多的熱量。故推測飛沫效應有望解決臺風預報過程中臺風從海洋獲取的熱量不足以維持其自身發(fā)展的問題［49］。

圖3 臺風期間總的熱通量與界面熱通量的相關(guān)分布Fig.3 Correlation between the total heat fluxes and the interfacial heat fluxes during the typhoon YAGI passage

圖4 臺風期間總的感熱通量與界面感熱通量隨時間分布Fig.4 Time series of the total sensible flux and interfacial sensible flux in the typhoon period

圖5 臺風期間總的潛熱通量與界面潛熱通量隨時間分布Fig.5 Time series of the total latent flux and interfacial latent flux in the typhoon period

由以上分析可知，當臺風經(jīng)過KEO站時，風速達到最大值，同時飛沫對熱通量的影響最強烈。所以海洋飛沫的形成及影響與大氣環(huán)境及海洋環(huán)境間存在著某種關(guān)聯(lián)性。本文選取風速代表大氣環(huán)境，波齡代表海洋環(huán)境，進一步分析海洋飛沫的影響與大氣和海洋之間的相關(guān)性。圖6顯示臺風經(jīng)過期間飛沫熱通量隨風速的分布。由圖6可見，飛沫熱通量與風速之間存在一定的正相關(guān)性。當風速小于10 m／s時，飛沫熱通量值幾乎為0，即飛沫對海氣熱通量的影響非常弱；當風速大于10 m／s左右，飛沫熱通量值開始變大，飛沫開始影響海氣熱通量。當風速大于20 m／s時，飛沫熱通量隨風速呈現(xiàn)非線性增長，飛沫對海氣熱通量的影響迅速增強。當風速達35 m／s時，飛沫潛熱通量與飛沫感熱通達到最大（圖6a，6b）。與之相反，飛沫熱通量與波齡之間存在較強的負相關(guān)關(guān)系（見圖7），即飛沫熱通量隨波齡的減小而增加。當波齡大于20時，海洋飛沫對海氣間熱通量的影響較弱；當波齡小于20時，海洋飛沫熱通量對海氣間熱通量的影響增強，并且隨波齡的減小呈現(xiàn)非線性地增長（見圖7a，7b）。此種現(xiàn)象的原因在于，海面的波齡越小，海面風速相對于波速越大，海表面越粗糙，海表面的飛沫濃度越大，所以海洋飛沫對海氣間熱通量的影響越強烈。

圖6 臺風期間的飛沫熱通量隨風速的分布Fig.6 The variation of the YAGI's spray heat fluxes as a function of wind speed

4.2 海洋飛沫對動量通量的影響

當海洋飛沫噴射進入空氣時，空氣的拖曳效應開始加速飛沫，部分動量由空氣轉(zhuǎn)移到飛沫。當飛沫墜落返回進入海洋時，飛沫向海洋轉(zhuǎn)移動量，此過程實現(xiàn)了動量由空氣向海洋的轉(zhuǎn)移［10］。下面估算海洋飛沫對海氣界面間動量交換的影響。圖8顯示臺風經(jīng)過期間（9月20－26日），總的動量通量（飛沫動量通量與界面動量通量之和）與界面動量通量隨時間的分布。由圖8可知，在臺風經(jīng)過期間，動量通量的分布與熱通量的分布具有一定的相似性。臺風未經(jīng)過KEO浮標觀測站時（9月20－22日），總的動量通量與界面動量通量具有相同的分布趨勢，海洋飛沫幾乎未對總的動量通量產(chǎn)生影響（見圖8a）；臺風經(jīng)過KEO站時（9月23日），總的動量通量明顯大于界面動量通量（見圖8b）。考慮海洋飛沫影響后，總的動量通量值最大可達11.38 N／m2，總的動量通量與界面動量通量相比最大增加5.13 N／m2（見圖8b）；臺風過境后（9月24－26日），總的動量通量迅速減小，海洋飛沫對總的動量通量的影響也隨之減小，但仍強于臺風經(jīng)過前的海洋飛沫對總的動量通量的影響（見圖8c）。

圖7 臺風期間飛沫熱通量隨波齡的分布Fig.7 The variation of the YAGI's spray heat fluxes as a function of wave age

圖8 臺風期間總的動量通量與界面動量通量隨時間分布Fig.8 Time series of the total momentum flux and interfacial momentum flux in the typhoon period

為了更清楚地分析飛沫動量通量的特性，下面討論在不同風速條件下各動量通量的演變情況。圖9是臺風經(jīng)過期間飛沫動量通量與界面動量通量的相關(guān)分布，當風速小于20 m／s時，飛沫動量通量約小于界面動量通量兩個數(shù)量級（見圖9a），與Andreas和Emanuel［10］的描述一致；當風速大于20 m／s時，海洋飛沫有效地傳輸大氣到海洋之間的動量通量，飛沫動量通量具有與界面動量通量相同的數(shù)量級（見圖9b）。當風速超過30 m／s時，飛沫動量通量與界面動量通量的分布范圍分別為3.5～5.5 N／m2和4～6.5 N／m2（見圖9c），飛沫動量通量與界面動量通量大小相當。前人關(guān)于飛沫動量的研究結(jié)果可以佐證此結(jié)論。例如，Andreas和Emanuel［10］利用Andreas［8］的飛沫增長函數(shù)得到飛沫動量通量，發(fā)現(xiàn)飛沫動量通量隨摩擦速度的增加呈現(xiàn)非線性增長，若按當時的增長速率，當摩擦速度達到2 m／s時，飛沫動量通量與界面動量通量的大小相當，由此推測本文得到的結(jié)果存在很大的合理性。

此外，飛沫動量通量、界面動量通量和總的動量通量隨風速的增強具有不同的增長趨勢（見圖10）。當風速小于20 m／s時，飛沫動量的增長速率遠小于界面動量的增長速率；一旦風速大于20 m／s之后，飛沫動量通量的增長速率遠大于界面動量的增長速率，并且飛沫動量隨風速的增加呈現(xiàn)非線性增長。值得指出的是，當風速大于30 m／s后，飛沫動量通量的增長率并不像界面動量通量的增長率持續(xù)增加，而是顯著減小，在海洋飛沫的影響下總的動量通量的增長速率也隨之減小。這是因為在高風速情形下，風浪劇烈破碎，飛沫滴填滿了大部分的海氣界面，形成懸浮層。在臨近海表面的懸浮層內(nèi)存在極限飽和的薄層，此薄層能夠抑制風到海表面的動量轉(zhuǎn)移［29］。當風速小于30 m／s，海表還未形成極限飽和的懸浮層，飛沫滴的濃度不足以影響氣流的動力過程；而當風速超過30 m／s之后，極限飽和的懸浮層形成，飛沫滴強烈地影響空氣動力過程，使拖曳系數(shù)減小［27］，進而總的動量通量的增長速率隨之減小。

圖9 臺風期間界面動量通量與飛沫動量通量的相關(guān)分布Fig.9 Correlation between spray momentum flux and interfacial momentum flux

5 結(jié)論

本文以2006年9月的臺風YAGI為例，應用黑潮延伸體附近的KEO浮標觀測資料，以海面動力粗糙度長度為切入點，宏觀上考慮了海洋飛沫影響因子，定量地分析了海洋飛沫在臺風的不同發(fā)展階段對海氣界面間湍通量的影響。主要結(jié)論如下：

（1）在臺風YAGI過境期間，海洋飛沫顯著地加劇了海氣界面間的熱量交換。考慮海洋飛沫作用后，感熱通量與潛熱通量最大分別增加53.47 W／m2和147.7 W／m2，增加量分別占界面感熱通量和界面潛熱通量的26%和29%。海洋飛沫對潛熱通量的影響更為強烈。

（2）海洋飛沫的作用與周圍環(huán)境存在關(guān)聯(lián)性。其中海洋飛沫的影響與風速之間存在一定的正相關(guān)性，與波齡之間存在一定的負相關(guān)性，即飛沫熱通量隨著風速的增大而增強，隨著波齡的增大而減弱。

（3）在臺風YAGI過境期間及過境后，飛沫顯著的增強了由大氣向海洋的動量轉(zhuǎn)移。風速小于20 m／s時，考慮海洋飛沫所增加動量通量約小于界面動量通量兩個數(shù)量級；當風速達到臺風量級后，考慮海洋飛沫所增加動量通量與界面動量通量的大小相當。

（4）各動量通量隨風速分布具有較大差異。當風速大于20 m／s，飛沫動量通量及總動量通量隨風速的增長率均大于界面動量通量的增長率；當風速大于30 m／s后，海洋飛沫在海氣界面形成極限飽和層，使得海洋飛沫動量通量的增長率隨風速減小，在此作用下海氣界面間總的動量通量的增長率減小。

值得指出的是，本文在上述估算過程中，由于觀測數(shù)據(jù)和理論推導的限制，對估算過程造成一些偏差。未來將結(jié)合海洋飛沫增長函數(shù)從微觀上討論海洋飛沫湍通量的變化情況，進一步對本文的結(jié)果進行改進。

致謝：感謝NOAA提供的黑潮延伸體觀測（KEO）浮標觀測數(shù)據(jù)，上海臺風研究所的最佳臺風路徑數(shù)據(jù)，Reynolds SST數(shù)據(jù)集提供的海表面溫度數(shù)據(jù)，ECMWF（European Centre for Medium－Range Weather Forecasts）提供的ERA_Interim再分析數(shù)據(jù)，感謝朱伯承教授給予的指導，同時也對審稿人的寶貴建議表示感謝！

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The effects of sea spray on the air-sea turbulent fluxes during the typhoon passage

Zhang Lianxin1，2，Han Guijun2，Li Wei2，Zhang Xuefeng2，F(xiàn)u hongli2，Zhang Xiaoshuang2，Shao Caixia2
（1.College of Physical and Environmental Oceanography，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2.National Marine Data and Information Service，State Oceanic Administration，Tianjin 300171，China）

The effects of sea spray on the air-sea heat and momentum fluxes have been investigated using the data of Kuroshio extension buoy observation（KEO）and the satellite remote sensing during the passage of typhoon YAGI in the waters south of Japan in September 2006.Firstly，the effects of spray on the air-sea heat fluxes are analyzed quantitatively.The results show that the heat exchanges between the atmosphere and the ocean，especially the latent exchange，are significantly enhanced due to the existence of the spray during the typhoon passage.The impactof the spray on the heat fluxes is stronger with smaller wave age and bigger wind speed.Subsequently，the momentum analysis shows that the spray enhances the momentum transfer from the atmosphere to ocean during the typhoon passage.When the winds reach to the typhoon strength，the spray-induced momentum fluxes are comparable with the interfacial momentum.At such high wind speeds，the ultimate saturation suspension layer formed by the spray droplets in the surface layer can actually restrain the momentum exchange from wind to the sea surface and thus decrease the growth rate of the total momentum fluxes.

sea spray；typhoon；heat fluxes；momentum fluxes

P732.7

A

0253-4193（2014）11-0046-11

2013-06-04；

2014-02-27。

國家973計劃課題（2013CB430304）；國家863計劃課題（2013AA09A505）；國家自然科學基金（41030854，41106005，41176003，41206178，41306006，41376015，41376013）；國家科技支撐項目（2011BAC03B02－01－04）。

張連新（1985—），女，遼寧省葫蘆島市人，博士研究生，主要海洋數(shù)值模擬、海洋再分析等方面研究。E-mail：lxz_nmdis＠163.com

張連新，韓桂軍，李威，等.臺風期間海洋飛沫對海氣湍通量的影響研究［J］.海洋學報，2014，36（11）：46—56，doi.10.3969／j.issn.0253-4193.2014.11.006

Zhang Lianxin，Han Guijun，Li Wei，et al.The effects of sea spray on the air-sea turbulent fluxes during the typhoon passage［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2014，36（11）：46—56，doi.10.3969／j.issn.0235-4193.2014.11.006