標題: 極端風速下的海氣動量交換 [列印本頁] 作者: z330380202 時間: 07-4-5 17:47 標題: 極端風速下的海氣動量交換 從別的地方轉貼來的(http://sciscape.org)
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編輯 C.-C. Wang 報導 在極端風速下估計海氣交互作用對模擬及預報颱風相當重要。美國海軍研究室首次得以利用洋流觀測資料直接計算，在颶風Ivan的影響下，海氣介面的動量轉換。這項突破性的研究發表在2007年3月的『科學』期刊上。 一般假設計算動量轉換時使用的拖引係數(drag coefficient)，與風速的關係為線性關係，但是這樣的假設只在低風速(4~20 m/s)時成立，當風速持續增強時，繼續使用這項假設將高估動量轉換，可能導致模式預報變得相當不合理。為了得到強風下的參數化，過去科學家多半採用由上而下的方式(top-down determination)，例如利用飛機飛越颱風上空施放drop sondes 觀測垂直風速風向的資料，再由氣象觀測資料去推算拖引係數。以此方式估算的係數在風速超過30m/s後隨著風速增強而減小。 由於洋流的觀測資料得來不易，直到現在科學家才有機會利用海洋觀測資料來做估算。美國海軍研究單位在去年執行一項稱為 Slope to Shelf Energetics and Exchange Dynamics (SEED)的觀測實驗。實驗期間，共有6個固定性浮球被放置在DeSoto Canyon(位於阿拉巴馬州)西方的大陸棚以便觀測洋流的垂直剖面。9月16日剛好颶風Ivan通過觀測網，以往強風會破壞觀測用浮球，但幸運的是，這次所有的SEED浮球皆幸免於難並提供了截至目前為止在颶風影響下最佳的洋流觀測資料。 一般來說開闊洋面對極端風速的反應主要為斜壓反應，強風會即時在洋面形成槽線及地轉流。但是在靠近沿岸的大陸棚地區，海洋對極端風速的反應是完全不同的，主要是正壓反應同時也不會達到地轉平衡。因此在大陸棚地區洋流的反應必須用一階線性、與時間相依、垂直積分後的動量公式來描述(即論文裡的公式(2))。這個公式在風向迅速改變時無法成立，這是由於海洋無法在短時間內反應風向的變化，例如颱風眼通過時，或快速移動的颱風。 利用此公式，科學家得以估計極端風速下的拖引係數。他們發現拖引係數在風速達到 32m/s以上後會開始隨著風速增強而減小，這與已往用氣象資料估計的結果吻合。這項研究估算的拖引係數適用於風速 20~48 m/s 之間。 學術論文： Bottom-Up Determination of Air-Sea Momentum Exchange Under a Major Tropical Cyclone. Ewa Jarosz, Douglas A. Mitchell, David W. Wang, and William J. Teague, Science 23 March 2007: 1707-1709. 參考來源：