海洋所提出中層水團(tuán)識(shí)別新方法并指明氣候模式偏差
近日,海洋所王凡團(tuán)隊(duì)在印度洋中層水團(tuán)的研究中取得新進(jìn)展,提出在位勢(shì)澀度-位勢(shì)密度坐標(biāo)下以體積極小值識(shí)別水團(tuán)邊界的新方法并評(píng)估了氣候模式,指出當(dāng)前氣候模式對(duì)水團(tuán)性質(zhì)和露頭區(qū)模擬的普遍偏差及其成因,對(duì)改進(jìn)氣候模式、提高氣候預(yù)測(cè)水平具有參考價(jià)值。相關(guān)成果在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Climate發(fā)表。
水團(tuán)作為人類活動(dòng)影響海洋內(nèi)部的載體,其性質(zhì)的變化體現(xiàn)了海洋對(duì)氣候變化的熱力學(xué)響應(yīng)。準(zhǔn)確劃分不同水團(tuán)的三維結(jié)構(gòu),對(duì)理解氣候變化背景下水體的性質(zhì)變化、海洋動(dòng)力過(guò)程及生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。然而,無(wú)論是在觀測(cè)還是氣候模式中,準(zhǔn)確劃分海洋水團(tuán)依然具有挑戰(zhàn)性。
本研究中,團(tuán)隊(duì)基于觀測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)統(tǒng)計(jì)位勢(shì)澀度-位勢(shì)密度坐標(biāo)下印度洋中層水體(位勢(shì)密度范圍為27.1-27.4 kg m?3)的體積分布,創(chuàng)新性地利用體積極小值追蹤水團(tuán)的邊界(圖1)。除已知的南極中層水(AAIW)和紅海-波斯灣中層水(RS-PGIW)外,本文還通過(guò)新方法識(shí)別出另外兩個(gè)水團(tuán)(圖2)。其一是印度洋-南極中層水(I-AAIW),它是南極中層水與印尼貫穿流混合的結(jié)果,分布在南赤道流和厄加勒斯流流系中;另一個(gè)水團(tuán)是赤道印度洋中層水(EEIW),它存在于印度洋赤道地區(qū)和孟加拉灣,來(lái)源于紅海-波斯灣中層水和上層淡水。

圖1 位勢(shì)澀度(π)-位勢(shì)密度(σ)坐標(biāo)下印度洋中層水體體積分布

圖2? 新方法識(shí)別的印度洋中層水團(tuán)
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將新方法應(yīng)用到氣候模式中,結(jié)果顯示,不同的模式表現(xiàn)各異。在耦合模式比較計(jì)劃第六階段(CMIP6)的51個(gè)模式中,約有一半(26個(gè))能夠合理模擬這些中層水團(tuán)。與觀測(cè)的水團(tuán)相比,模式存在兩個(gè)明顯偏差:中層水團(tuán)厚度較小,紅海-波斯灣中層水偏冷偏淡。前者主要來(lái)源于溫躍層的暖偏差,而后者可能與模式較粗的網(wǎng)格分辨率和表層冷偏差導(dǎo)致的紅海和波斯灣通風(fēng)不足有關(guān)。
上述研究提出了準(zhǔn)確劃分水團(tuán)邊界的新方法,并解釋了模式模擬偏差的主要成因,為改進(jìn)氣候模式提供參考價(jià)值。論文第一作者為海洋所博士研究生周吉浩,通訊作者為海洋所李元龍研究員,合作作者包括中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所杜巖研究員和洪宇副研究員、廈門大學(xué)王為磊教授以及中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士研究生盧磊、路穎和王凡研究員。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目資助。
論文信息:
Zhou, J., Y. Li*, Y. Du, Y. Hong, L. Lu, Y. Lu, W. Wang, and F. Wang, 2024: Indian Ocean Intermediate Water Masses and Their Simulations by CMIP6 Models.?J. Climate,?37, 6285–6303,?https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0667.1.
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