风速与海洋状态对空气-海洋气体传输的依赖性：来自高风速气体交换研究（HiWinGS）的结果

摘要 各种物理机制共同作用，通过大气-海洋界面的湍流过程促进空气-海洋气体传输。这些机制的性质和相对重要性随着风速的增加而演变。理论和建模方法正在进步，但高风速下的观测数据有限，阻碍了对这些努力的评估。HiWinGS项目成功测量了在平均风速高达24 m s −1和显著波高可达8 m的条件下，与波浪统计数据同时测得的气体传输系数（k 660）。二氧化碳（CO 2）和二甲基硫（DMS）的k 660测量结果显示，随着10 m中性风速（U 10 N）的增加，呈现上升趋势，遵循形式为的幂律关系。在七个高风速事件中，CO 2传输对波浪破裂强度的反应与风速和海洋状态复杂相关，随着风浪接近完全发展而增加。DMS没有观察到类似的反应。这些结果确认了破裂波和气泡注入机制在促进CO 2传输中的重要性。改进版的耦合海洋-大气响应实验气体传输算法（COAREG ver. 3.5），结合基于海洋状态的气泡介导传输计算，成功再现了观察到的k 660与风速的平均趋势。相比于之前两个现场项目的结果，HiWinGS期间未观察到大波对气体传输的显著抑制。