海洋所研究揭示西太平洋深層環(huán)流路徑、流量和變異
近期,中科院海洋所王凡研究團(tuán)隊(duì)基于長(zhǎng)期連續(xù)潛標(biāo)觀測(cè),系列研究揭示了西太平洋九州帕勞海脊和新幾內(nèi)亞島以北深水通道深層環(huán)流的路徑、流量和變異,進(jìn)一步完善了對(duì)西太平洋深層環(huán)流的認(rèn)知,成果分別發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 Geophysical Research Letters 和 Journal of Physical Oceanography。
大洋深層環(huán)流路徑會(huì)受到地形的約束,海盆間的深層水僅能通過一些關(guān)鍵通道進(jìn)行交換。團(tuán)隊(duì)已有研究表明,4000米以深攜帶繞極下層水的深層流下分支會(huì)從雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)季節(jié)性進(jìn)入西太平洋,但如何進(jìn)一步進(jìn)入菲律賓海盆是未知?;跐摌?biāo)陣列2.5年的連續(xù)觀測(cè),研究發(fā)現(xiàn)深層流下分支通過連接區(qū)北通道進(jìn)入西馬里亞納海盆,流量為1.41±1.43/0.26 Sv(平均±標(biāo)準(zhǔn)差/誤差估計(jì),1 Sv=106 m3s-1),然而可以通過九州帕勞海脊深水通道從西馬里亞納海盆進(jìn)入北菲律賓海盆,流量為0.75±0.53/0.18 Sv,西馬里亞納海盆側(cè)向流量?jī)敉繛?span>0.65±1.35/0.28 Sv,上述兩個(gè)通道流量以季節(jié)內(nèi)變異為主,流量的平均態(tài)和變異受到上層海洋過程的控制。
進(jìn)入北菲律賓海盆的繞極下層水因地形阻擋無法流出該海盆,只能通過混合吸熱上升變?yōu)楸碧窖笊顚铀笸ㄟ^關(guān)鍵深水通道流出西太平洋。團(tuán)隊(duì)基于長(zhǎng)達(dá)5年的觀測(cè)研究發(fā)現(xiàn),深層流上分支會(huì)在新幾內(nèi)亞島以北通道向東流出西太平洋,流量為2.19 ± 11.4/1.62 Sv,并呈現(xiàn)顯著的季節(jié)變化。流量的平均態(tài)受通道兩端壓力差異控制,季節(jié)變化由向西向下傳播的羅斯貝波控制,均與上層海洋過程緊密聯(lián)系。需要指出的是,該通道深層流上分支平均流向與前人基于溫鹽斷面結(jié)果給出的結(jié)論正好相反(Kawabe & Fujio 2010),這一矛盾是由于前人間接觀測(cè)的不準(zhǔn)確或年際變化導(dǎo)致值得進(jìn)一步研究。
兩個(gè)研究的新結(jié)果豐富了對(duì)西太平洋深層環(huán)流系統(tǒng)和深層與上層海洋聯(lián)系的認(rèn)識(shí),有助于多學(xué)科開展生物地球化學(xué)要素循環(huán)、深層水團(tuán)性質(zhì)和變異、氣候變化等研究工作。
論文第一作者為中科院海洋所研究員汪嘉寧、博士研究生張航,通信作者為研究員王凡、汪嘉寧,合作者包括加拿大貝德福德和美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所的專家學(xué)者等。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目和優(yōu)秀青年項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等資助。
基于團(tuán)隊(duì)近期研究成果繪制的(左)熱帶西太平洋深層環(huán)流上下分支U-PMOC和L-PMOC(粉紅和橘色)結(jié)構(gòu)圖和(右)在雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)的結(jié)構(gòu)圖(Wang et al., 2020; 2021; 2023; Zhang et al., 2023)
相關(guān)成果及鏈接如下:
1. Jianing Wang*, Fan Wang*, Youyu Lu, Hang Zhang, Qiang Ma, Larry J. Pratt, Zhixiang Zhang, Abyssal circulation from the Yap-Mariana Junction to the Northern Philippine Basin, Geophysical Research Letters, 2023, 50(6): e2022GL100610. DOI: 10.1029/2022GL100610.
https://doi.org/10.1029/2022GL100610
2. Hang Zhang, Jianing Wang*, Fan Wang, Zhixiang Zhang, Qiang Ma, Observed upper deep branch of the Pacific meridional overturning circulation north of New Guinea, Journal of Physical Oceanography, 2023, DOI: 10.1175/JPO-D-22-0180.1.
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