海洋所在西北太平洋近慣性內(nèi)波的特征與機(jī)制方面獲新進(jìn)展
近日,海洋所胡敦欣院士和龐重光研究員團(tuán)隊(duì)基于長(zhǎng)期連續(xù)的潛標(biāo)觀測(cè),闡明了西北太平洋臺(tái)風(fēng)過境激發(fā)的風(fēng)生近慣性內(nèi)波的基本特征、能量通量及其對(duì)跨等密度面湍流混合的影響,研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysical Research: Oceans。
西北太平洋臺(tái)風(fēng)頻發(fā),具有豐富的近慣性運(yùn)動(dòng)。同時(shí),該海區(qū)的背景場(chǎng)也十分復(fù)雜,特別是中尺度渦非?;钴S,能夠顯著影響近慣性內(nèi)波的傳播和耗散等過程。團(tuán)隊(duì)基于西北太平洋四套潛標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)(L11、L12、L15、L17),采用波包分析等方法,深入分析了2017年10月臺(tái)風(fēng)“蘭恩”過境所引起近慣性內(nèi)波的基本特征,探究了海表風(fēng)場(chǎng)、平均流、中尺度渦、背景層結(jié)的影響,并評(píng)估了近慣性能量通量及其對(duì)跨等密度面湍流混合的貢獻(xiàn)。
通過比較臺(tái)風(fēng)“蘭恩”過境時(shí)在四個(gè)不同站位生成的近慣性內(nèi)波,發(fā)現(xiàn)位于兩個(gè)氣旋渦之間(L17)的近慣性動(dòng)能下傳深度為~620 m,比位于負(fù)渦度區(qū)域(L12站)的下傳深度(~400 m)更深,而兩種情況下近慣性能量通量的下傳效率相當(dāng),分別為25%和21%。射線追蹤模型結(jié)果顯示,這是由于L17站位北面的強(qiáng)正渦度使向北傳播的近慣性內(nèi)波被反射,隨后在層結(jié)最強(qiáng)處(~70 m)下傳加速所導(dǎo)致。能量收支分析結(jié)果表明,在臺(tái)風(fēng)“蘭恩”期間,大約5%~25%的近慣性風(fēng)功注入到海洋上層50~200 m,而其中6%~25%的近慣性能量通量能夠輻射到深層200~400 m。臺(tái)風(fēng)引起的強(qiáng)近慣性內(nèi)波使耗散率增強(qiáng)了3~8倍,為跨等密度面湍流混合提供了約42%的能量。
該論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院海洋所博士研究生袁圣銘,通訊作者為閆曉梅副研究員、張林林研究員,合作者包括龐重光研究員和胡敦欣院士。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

圖1(a)四個(gè)潛標(biāo)站位(綠色五角星)和臺(tái)風(fēng)“蘭恩”軌跡(彩色實(shí)線),填色圖為臺(tái)風(fēng)期間風(fēng)生近慣性內(nèi)波的潛力;(b)臺(tái)風(fēng)期間的海表高度異常;(c–f)四個(gè)潛標(biāo)站附近的相對(duì)地轉(zhuǎn)渦度

圖2?四個(gè)潛標(biāo)站位處(a–d)海表10 m風(fēng)速,(e–h)混合層中的風(fēng)功,以及(i–l)向下傳播的近慣性動(dòng)能
相關(guān)論文信息:
Yuan, S.,Yan,X.,Zhang,L.,Pang,C.,& Hu,D. (2024). Observation of near‐inertial waves induced by typhoon Lan in the Northwestern Pacific: Characteristics,energy fluxes and impact on diapycnal mixing. Journal of Geophysical Research: Oceans,129,e2023JC020187. https://doi. org/10.1029/2023JC020187.
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