用数据驱动发现解释海面层理论在海洋通量剖面中的偏差

Monin-Obukhov 相似理论（MOST）是大气边界层中体积通量估计的基础，假设风速剖面呈单调变化且动量和热通量在垙向上均匀。本文指出，在沿海海洋环境中，常常会出现违反这些假设的情形。利用来自 Coastal Land-Air-Sea Interaction（CLASI）项目所部署的 Air-Sea Interaction Spar（ASIS）浮标的通量测量数据（风速测量位置通常在约 3 米和 5 米海面高度处），我们发现在近 20% 的观测记录中，风速随高度增加而减小；且在海面附近发生显著的感热通量垂向梯度，这与 MOST 所预测的情形相反。两种异常现象均受沿海距离和风向的强烈调制，最近岸、顺海风时发生率最高。这些模式通过 Discovery Engine——一种无需先验假设即可自动发现科学关系的通用系统——被发现。Discovery Engine 识别出三种导致 MOST 假设失效的机制：由顺海大陆气流形成的内部边界层、与高波浪 age 相关的波动驱动风喷射，以及远离岸处温水上覆于冷水而形成的热力学稳定边界层。这些发现凸显了当前通量算法的局限性，并为改进沿海及公开海域条件下的参数化提供了方向。