海洋所在東海跨陸架輸送機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展
近日,海洋所尹寶樹研究團(tuán)隊(duì)在東??珀懠茌斔蜋C(jī)制研究中取得重要進(jìn)展,相關(guān)成果發(fā)表于JGR: Oceans。
在陸架上,海流主要沿陸架(等深線)流動(dòng),跨陸架海流較少。但是近海物質(zhì)向外海輸送主要通過(guò)跨陸架海流完成,其對(duì)大洋-近海物質(zhì)循環(huán)具有重要意義。東海浙閩沿岸區(qū)域是跨陸架輸送的高發(fā)區(qū),但目前對(duì)其機(jī)理認(rèn)識(shí)不足?;谘芯繄F(tuán)隊(duì)前期開發(fā)的四維變分同化模式系統(tǒng)及再分析數(shù)據(jù)集(He et al,2022,Ocean Modelling),尹寶樹團(tuán)隊(duì)提出了驅(qū)動(dòng)跨陸架輸送的兩個(gè)關(guān)鍵機(jī)制,即沿岸流輻合和溫躍層起伏。
通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)的葉綠素a和模式鹽度分布對(duì)比(圖1)表明,再分析數(shù)據(jù)再現(xiàn)的2014年夏季3個(gè)跨陸架強(qiáng)鋒面(根據(jù)鋒面形態(tài)特征,也稱為穿刺鋒面,本研究?jī)H關(guān)注強(qiáng)度較強(qiáng)的大尺度穿刺鋒面,故稱跨陸架強(qiáng)鋒面)與衛(wèi)星觀測(cè)吻合,并且模擬的跨陸架強(qiáng)鋒面3維結(jié)構(gòu)與之前研究中觀測(cè)到的結(jié)構(gòu)類似。3個(gè)跨陸架強(qiáng)鋒面中,有2個(gè)跨陸架強(qiáng)鋒面是由于臺(tái)灣暖流和浙閩沿岸流的輻合引起的,另外一個(gè)跨陸架強(qiáng)鋒面是由于溫躍層起伏引起(圖2)。在這兩種機(jī)制中,和跨陸架強(qiáng)鋒面相關(guān)的離岸流滿足地轉(zhuǎn)平衡,受沿陸架的壓強(qiáng)梯度力驅(qū)動(dòng);在第二種機(jī)制中,熱量收支分析表明溫躍層的起伏主要是由水平和垂向平流作用導(dǎo)致。
敏感性實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明,潮汐強(qiáng)迫和南風(fēng)的松弛是跨陸架強(qiáng)鋒面形成必不可少的條件。潮汐使得浙閩沿岸流的軸線向離岸方向移動(dòng)了約50公里,從而使得浙閩沿岸流正好撞在臺(tái)灣暖流的主軸上,導(dǎo)致海流的輻合;南風(fēng)的松弛使得浙閩沿岸流能夠向南延伸,夏季南風(fēng)的松弛主要和臺(tái)風(fēng)相關(guān)。在沒(méi)有風(fēng)和臺(tái)灣暖流天氣尺度的變化時(shí),跨陸架強(qiáng)鋒面周期性地形成,其原因主要與小潮期間浙閩沿岸流的加強(qiáng)有關(guān)。

圖1. 衛(wèi)星觀測(cè)和模式模擬的跨陸架強(qiáng)鋒面的對(duì)比。左列為衛(wèi)星觀測(cè)的葉綠素a濃度,右列為模式模擬的鹽度和上20米平均的海流。紅色箭頭和字母“A-C”標(biāo)注了跨陸架強(qiáng)鋒面的位置。(c,d)中黑色空心箭頭表示臺(tái)灣暖流向長(zhǎng)江口水下河谷的入侵。每個(gè)子圖上標(biāo)注了對(duì)應(yīng)的日期。黑色等值線表示30 psu等值線。紅色線表示60米等深線。

圖2. 跨陸架強(qiáng)鋒面的兩種關(guān)鍵機(jī)制示意圖 (a) 臺(tái)灣暖流和浙閩沿岸流的輻合,(b)溫躍層的起伏
文章第一作者為原中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士研究生何志偉,通訊作者為楊德周研究員,論文合作者還包括華東師范大學(xué)吳輝教授。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文鏈接: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JC019075
論文信息:He,Z.,Yang,D.,Yin,B.,& Wu,H. (2024). Two key mechanisms of large‐scale cross‐shelf penetrating fronts in the East China Sea: Flow convergence and thermocline undulation. Journal of Geophysical Research: Oceans,129,e2022JC019075. https://doi.org/10.1029/2022JC019075
He,Z.,Yang,D.,Wang,Y.,& Yin,B. (2022). Impact of 4D‐Var data assimilation on modelling of the East China Sea dynamics. Ocean Modelling,176,102044.
?https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2022.102044
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