海洋所系統(tǒng)揭示菲律賓以東次表層渦旋的基本特征與輸運(yùn)效應(yīng)
近日,海洋所胡敦欣院士團(tuán)隊(duì)在菲律賓以東海域次表層渦旋的基本特征和輸運(yùn)效應(yīng)研究中取得新進(jìn)展,成果在Progress in Oceanography 發(fā)表。
菲律賓以東海域是次表層中尺度渦旋的高發(fā)海區(qū),這些渦旋在調(diào)節(jié)西邊界流季節(jié)內(nèi)變異以及南北半球水團(tuán)熱鹽交換過程中扮演重要角色。近年來,海洋所在該海域開展了大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)研究,發(fā)現(xiàn)了次表層海流強(qiáng)勁的季節(jié)內(nèi)變化規(guī)律,并結(jié)合數(shù)值模式認(rèn)為由次表層渦旋活動(dòng)導(dǎo)致,闡明了正壓不穩(wěn)定機(jī)制在次表層渦形成中的重要作用。關(guān)于該海域次表層渦旋的基本特征,團(tuán)隊(duì)前期基于自主獲取的水文斷面觀測(cè)揭示了其大水深透鏡狀結(jié)構(gòu)和典型水團(tuán)特性(Song et al.,2022)。考慮到個(gè)例分析難以給出其普遍特征,團(tuán)隊(duì)近期結(jié)合高分辨率數(shù)值模式資料(OFES),探究了該海域次表層渦旋的地理分布、垂直結(jié)構(gòu)、溫鹽特性等基本特征,進(jìn)而揭示了其渦旋輸運(yùn)效應(yīng)。
研究首先提出了一套次表層渦旋的判別方法,能有效地分離表層渦和次表層渦。2009-2019年期間,在菲律賓以東海域共篩選出3103個(gè)次表層渦,其中反氣旋渦的數(shù)量遠(yuǎn)大于氣旋渦(反氣旋渦1927個(gè),氣旋渦1176個(gè))。合成分析顯示次表層渦的速度最大值核心位于400-500 m,密度結(jié)構(gòu)呈透鏡狀;反氣旋渦的核心更深,且具有更顯著的次表層強(qiáng)化特點(diǎn)。
次表層渦可引起約12 Sv的緯向體積輸送,主要集中在北赤道流區(qū)域,相當(dāng)于北赤道流西向輸運(yùn)的30% - 40%;經(jīng)向體積輸送相對(duì)較弱,且具有明顯的空間分布特點(diǎn)。渦致熱鹽輸送主要集中在棉蘭老島沿岸,其中攪拌效應(yīng)占主導(dǎo)地位,比捕獲效應(yīng)大1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。次表層渦攪拌水體向赤道輸運(yùn)的熱量可達(dá)1.04×1013 W,在中層(200-2000 m)向北的鹽輸運(yùn)達(dá)4.03×107 kg?s-1。該鹽輸運(yùn)量約為棉蘭老潛流平均鹽輸運(yùn)量的24 %,體現(xiàn)了次表層渦在南北半球水團(tuán)交換中的重要作用。上述成果對(duì)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)菲律賓以東海域次表層渦旋的基本特性具有重要價(jià)值。
該研究由張林林研究員、博士研究生宋瑋琦和胡敦欣院士等人合作完成,研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目聯(lián)合資助。

圖1.(a)次表層渦旋的地理分布(2009-2019年期間1°×1°網(wǎng)格內(nèi)的次表層渦數(shù)量)(b)2009-2019年期間次表層渦旋的運(yùn)動(dòng)軌跡

圖2.(a)次表層渦引起的緯向體積輸送(單位:Sv/degree)(b)經(jīng)向“攪拌熱輸送”(單位:107 W/m)、(c)經(jīng)向“攪拌鹽輸送”(單位:kg·m-1·s-1)
相關(guān)論文信息:
Zhang L.*,W. Song*,Y. Hui,Z. Wang,D. Hu,(2024). Subsurface Eddies east of the Philippines: Geographic Characteristics,Vertical Structure,Volume and Thermocline Transport. Progress in Oceanography,2024. Volume 222,103228,ISSN 0079-6611,https://doi.org/10.1016/j.pocean.2024.103228
Song W.,L. Zhang*,D. Hu,(2022). Observed subsurface lens-like features east of the Philippines. Deep Sea Research Part I,190,103901,https://doi.org/10.1016/j.dsr.2022.103901
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