北半球夏季季节内振荡(BSISO,boreal summer intraseasonal oscillation)是主要活跃于亚洲夏季风区、具有显著北传特征的热带大气低频振荡模态,其有别于沿赤道东传并在冬季最强的MJO(Madden-Julian oscillation)。热带西北太平洋拥有整个亚洲夏季风区最强的低频对流变率,该区域BSISO的活动对中国夏季短期气候变异有重要影响。然而,现有研究中西北太平洋BSISO受到的关注相对较少,尤其是针对其伴随的海气相互作用的研究开展得较晚。考虑到气候背景态和低频模态固有属性的显著差别,很多从热带印度洋BSISO和MJO的研究中得到的结论未必适用于西北太平洋BSISO。在近年来海气相互作用在热带大气低频振荡中的作用被越来越重视的背景下,对西北太平洋BSISO伴随的海气相互作用机理和扮演的角色展开进一步深入研究具有重要意义。而模式对季节内振荡中海洋反馈的模拟存在很大的不确定性,因此基于观测资料的诊断分析依然十分重要。本文针对上述问题,以西北太平洋BSISO的两个主要模态(30-60天及10-25天)为研究对象,通过对1985-2009年的OLR、CFSR及OAFlux资料的综合诊断分析,取得了以下主要成果。(一)揭示了西北太平洋BSISO中大气与海洋相互作用的主要机制研究表明,西北太平洋BSISO伴随的对流异常起源于赤道西太平洋,经向传播至15°N附近加强,并消散于东亚副热带。其中,30-60天模态北传,主周期40天左右;10-25天模态西北传,主周期15天左右。合成分析结果显示,BSISO对流异常的传播伴随显著的、有组织的海温异常演变,并与对流异常在时间及经向空间分布上呈准正交关系,即活跃(抑制)对流超前冷(暖)海温异常,而冷(暖)海温异常超前抑制(活跃)对流,间隔均为1/4周期左右。上述对流异常与海温异常之间的准正交关系表明两者之间存在相互作用。大气作用于海洋的过程在两种不同时间尺度的BSISO中基本一致。一个活跃对流通过增加积云覆盖减少到达海表的短波辐射,同时其伴随的低层气旋性环流异常与背景西南季风叠加,在其中心北(南)侧减小(加大)了表层全风速,从而减少(增加)了海表向上感热、潜热通量。通过上述两个主要过程,一个活跃对流在其中心北(南)侧形成一暖(冷)海温异常、并在约1/4周期后达到最强;一个抑制的对流则产生相反的效果。海温异常反馈大气的主要途径有三种。首先,活跃对流中心北侧的暖海温异常加大了海气温、湿度差,增加了向上感热、潜热通量并使之形成正异常。其次,暖海温异常对表层大气的直接加热提升了低层大气层结不稳定性。活跃对流中心南侧的冷海温异常在上述两个过程中起相反作用。最后,(经向)海温梯度异常的作用可减弱活跃对流中心及其南侧的低层辐合,而在超前活跃对流1/4位相的暖海温异常区加强低层辐合。以上三种海温异常的主要反馈过程可使活跃对流在其中心及南部区域减弱,同时抑制其北侧的异常下沉,并在暖海温异常区触发可视为深对流发展前兆和孕育阶段的浅对流。30-60天BSISO中上述过程明确,10-25天BSISO的海洋反馈则较弱,并且难以探测到超前深对流异常的低层加热、加湿异常。(二)定量诊断了大气与海洋对低层水汽收支异常的相对贡献本文在结合前人研究的基础上发展了一套定量化的、可区分各类动力过程与非绝热物理过程的低层大气水汽收支异常诊断方案,利用该方案可分离并定量计算大气或海洋相关过程对低层水汽收支异常的相对贡献。本文将该方案应用于海洋反馈较强的30-60天BSISO,诊断结果表明,在活跃对流中心以北的暖海温异常区,大气相关过程的净作用是消耗低层水汽。而暖海温异常的反馈加强了蒸发和低层辐合,因而海洋相关过程的净作用是加湿低层大气,并导致了对流中心前方正的低层水汽含量倾向异常。从水汽收支异常的角度来看,海洋的反馈对30-60天 BSISO 对流异常在其中心北侧发展、加强起决定性的作用,而大气 内部机制则不利于这一过程。(三)阐明了海气相互作用在西北太平洋BSISO中扮演的角色在西北太平洋BSISO的海气相互作用过程中,一个活跃的对流在其中心南(北)侧强迫出冷(暖)海温异常,后者的反馈使活跃对流在其中心及南部区域减弱,同时在其中心北侧提供有利对流发展的条件。可见,上述过程提供了一种BSISO北传的机制,并对活跃对流起负反馈的作用。由于海洋混合层的热容量较大,反转海温异常的符号需要时间,这种负反馈总是延迟的。可以推测,延迟负反馈使得海气相互作用能够成为BSISO的一种低频振荡机制,其时间尺度主要由海温异常的持续性决定。从低频振荡机制的角度推论,10-25天BSISO较短的时间尺度和较弱的海洋反馈可以是互为因果的。一方面,较短的时间尺度使得大气作用于海洋的时间也较短,造成的海温异常变率及其对大气的反馈明显较弱。另一方面,缺乏有效的延迟负反馈使得10-25天BSISO中缺少一个较强的、时间尺度相对较长的低频振荡源,从而使其主周期无法得到延长。