海洋所在東海跨陸架輸送機制研究中取得重要進展
近日,海洋所尹寶樹研究團隊在東??珀懠茌斔蜋C制研究中取得重要進展,相關成果發(fā)表于JGR: Oceans。
在陸架上,海流主要沿陸架(等深線)流動,跨陸架海流較少。但是近海物質向外海輸送主要通過跨陸架海流完成,其對大洋-近海物質循環(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),但目前對其機理認識不足?;谘芯繄F隊前期開發(fā)的四維變分同化模式系統(tǒng)及再分析數據集(He et al,2022,Ocean Modelling),尹寶樹團隊提出了驅動跨陸架輸送的兩個關鍵機制,即沿岸流輻合和溫躍層起伏。
通過衛(wèi)星觀測的葉綠素a和模式鹽度分布對比(圖1)表明,再分析數據再現(xiàn)的2014年夏季3個跨陸架強鋒面(根據鋒面形態(tài)特征,也稱為穿刺鋒面,本研究僅關注強度較強的大尺度穿刺鋒面,故稱跨陸架強鋒面)與衛(wèi)星觀測吻合,并且模擬的跨陸架強鋒面3維結構與之前研究中觀測到的結構類似。3個跨陸架強鋒面中,有2個跨陸架強鋒面是由于臺灣暖流和浙閩沿岸流的輻合引起的,另外一個跨陸架強鋒面是由于溫躍層起伏引起(圖2)。在這兩種機制中,和跨陸架強鋒面相關的離岸流滿足地轉平衡,受沿陸架的壓強梯度力驅動;在第二種機制中,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致。
敏感性實驗進一步表明,潮汐強迫和南風的松弛是跨陸架強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了約50公里,從而使得浙閩沿岸流正好撞在臺灣暖流的主軸上,導致海流的輻合;南風的松弛使得浙閩沿岸流能夠向南延伸,夏季南風的松弛主要和臺風相關。在沒有風和臺灣暖流天氣尺度的變化時,跨陸架強鋒面周期性地形成,其原因主要與小潮期間浙閩沿岸流的加強有關。

圖1. 衛(wèi)星觀測和模式模擬的跨陸架強鋒面的對比。左列為衛(wèi)星觀測的葉綠素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”標注了跨陸架強鋒面的位置。(c,d)中黑色空心箭頭表示臺灣暖流向長江口水下河谷的入侵。每個子圖上標注了對應的日期。黑色等值線表示30 psu等值線。紅色線表示60米等深線。

圖2. 跨陸架強鋒面的兩種關鍵機制示意圖 (a) 臺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科學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吳輝教授。研究得到了國家自然科學基金重點和面上項目、中國科學院先導專項等項目聯(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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