塔式平台湍流通量观测揭示风波对表面风应力的调制机制

近日，自然资源部第一海洋研究所陈胜副研究员和乔芳丽研究员的研究成果发表在《科学中国地球科学》上。利用沿海塔台观测数据揭示了风波对风应力的调制机制，发现风波可以增加风应力。

作为风应力在海气相互作用中的关键作用，海洋表面波浪对海气界面风应力的影响日益受到关注。根据产生机制的不同，面波可分为风波和涌浪，它们对风应力的调节作用存在明显差异。研究小组利用南海近岸塔式平台的观测数据揭示了涌浪对风应力的影响，发现涌浪可以减轻风应力。膨胀应力可以纠正传统风致湍流应力与观测之间的正偏差。相关成果发表于2020年10月《地球物理研究快报》。但由于缺乏中高风速下风波和动量通量的同步观测数据，对纯风波对风应力的调制作用认识不足。为此，在中国石化胜利油田分公司海洋采油厂的支持下，设计了高频湍流观测系统(图1)，安装在渤海南部塔式平台上，同步观测风浪和冷空气影响下的通量。进一步分析发现，西北风和东北风引起的风浪状态不同，导致在冷空气影响下产生不同的风应力。传统计算的风致湍流应力与观测值存在偏差，偏差程度取决于风速和波浪状态，大风浪造成的偏差更大。风波诱发应力可以纠正传统风诱发湍流应力与观测值之间的负偏差(图2)。海洋和气候数值模型需要考虑涌浪和风浪对风应力的不同影响，以便更好地进行模拟和预测。波浪边界层模型(WBLM)可以以波致应力的形式显示不同状态下的波浪效应。海洋和气候数值模型需要考虑涌浪和风浪对风应力的不同影响，以便更好地进行模拟和预测。波浪边界层模型(WBLM)可以以波致应力的形式显示不同状态下的波浪效应。海洋和气候数值模型需要考虑涌浪和风浪对风应力的不同影响，以便更好地进行模拟和预测。波浪边界层模型(WBLM)可以以波致应力的形式显示不同状态下的波浪效应。

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