摘要
黑潮延伸体是黑潮脱离日本南岸后的续流部分，是冬季北半球大气最重要的热量来源之一，也是中纬度海气相互作用的关键区域。研究普遍认为黑潮延伸体海区的海表面温度锋区变化会对北半球的天气和气候产生影响。本文使用多套海洋观测数据、大气再分析数据分析了黑潮延伸体海区海表面温度锋区和湍流热通量的变化特征，并结合再分析数据和数值模式CESM2.2.1揭示了冬季环北太平洋地区大气环流对黑潮亲潮延伸体温度锋区(KOEF)变化的响应机制，从而建立起了KOEF变化与北美、东亚极寒天气异常间的联系。本文主要结论如下: (1)确立了KOEF是冬季北太平洋海气相互作用的关键海温系统 基于观测数据研究发现，黑潮延伸体动力结构的变化能够通过改变流场结构引起黑潮延伸体海区海温和温度锋区的变化。温度锋的强度变化同期或滞后于黑潮延伸体偶极子模态的变化。另一方面，基于再分析数据的诊断分析显示，冬季北太平洋，湍流热通量释放和变化最剧烈的区域是黑潮亲潮延伸体(KOE)区域;海温异常“主动”强迫湍流热通量变化的区域也是KOE区域。KOEF能够刻画KOE区域海温结构的变化，是描述黑潮延伸体影响大气的关键对象。 (2)阐明了KOEF影响冬季北太平洋阻塞及对应的北美极寒天气的物理机制 北美大陆在强KOEF年遭受了较少的极寒天气，而这一差异主要是由北太平洋阻塞过程的差异导致的。再分析数据结合数值试验的结果表明，KOEF的强度变化会影响冬季北太平洋阻塞的频率和强度。在强（弱）KOEF年，增强（减弱）的中纬度纬向风和经向位涡梯度将抑制（促进）北太平洋大气阻塞的生成和发展，使得北太平洋阻塞发生频次降低，强度变弱。其次，中高纬度纬向风的负（正）异常有利于阻塞高压快速西移（保持准定常）。KOEF通过改变大气斜压性和瞬变涡旋反馈以影响纬向风的强度。此外，KOE区域在阻塞期间异常释放的湍流热通量可能会促进南侧切断低压的发展，进而影响阻塞高压的演变。 (3)揭示了KOEF通过影响冬季东亚冷低压进而影响东亚极寒天气的物理过程 基于逐日东亚大槽指数，本文定义了三类东亚冷低压:日本冷低压，东北冷低压和鄂霍茨克冷低压。日本冷低压和鄂霍茨克冷低压的发生频次都与北太平洋背景纬向风有关。在强KOEF年，随着中纬度纬向风的增强，日本冷低压（鄂霍茨克冷低压）的发生频次降低（升高）。东北冷低压的演变受到北太平洋大气背景环流场的影响。在强KOEF年，北太平洋位势高度异常场呈现北负南正异常环流型，东北冷低压倾向于向东发展，并与北太平洋中高纬度的低压结合，使得冷空气向东北亚侵袭;反之，冷空气则入侵到中低纬度的东亚区域。贝加尔湖-朝鲜半岛连线以北（南）极寒天气天数也随着KOEF的增强而增多（减少），而此变化基本可以由冷低压活动的差异来解释。
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