海洋所揭示低緯度西太平洋亞中尺度過程的時空特征和生成機制
近日,《物理海洋雜志》(Journal of Physical Oceanography)發(fā)表了中國科學院海洋研究所張林林研究員課題組最新研究成果“Spatiotemporal Features and Generation Mechanisms of Submesoscale Processes in the Low-latitude Western Pacific Ocean”,揭示了低緯度西太平洋亞中尺度過程的空間分布特征、季節(jié)變化規(guī)律及其生成和變異機制。
亞中尺度過程的特征周期一般為1~10天,特征尺度為1~30公里,連接著地轉(zhuǎn)平衡的中尺度過程和非地轉(zhuǎn)的小尺度湍流混合過程,在全球海洋能量串級以及物質(zhì)、熱量輸運中扮演著重要角色。低緯度西太平洋是中尺度渦的高發(fā)區(qū),同時也是南北太平洋水團交匯的十字路口,在全球海水輸運和熱量平衡中扮演著至關重要的角色。然而受觀測資料匱乏以及模式分辨率的限制,目前對該海域的亞中尺度過程研究仍是空白。
基于3km分辨率的模式數(shù)據(jù)和潛標流速觀測數(shù)據(jù),本文研究了低緯度西太平洋亞中尺度活動的空間分布、生成機制及季節(jié)變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),亞中尺度過程主要發(fā)生在棉蘭老島的東南部和哈馬黑拉島的北部區(qū)域,其空間尺度小于80km,主要以亞中尺度相干渦旋的形式存在。亞中尺度動能呈現(xiàn)顯著的季節(jié)變化特征,表現(xiàn)為夏秋強,冬春弱。與中高緯度海區(qū)以斜壓不穩(wěn)定(包括混合層不穩(wěn)定機制和鋒生機制)為主導的亞中尺度過程生成機制不同,該海域亞中尺度過程的生成和季節(jié)變化主要受正壓不穩(wěn)定的調(diào)控。背景流貢獻了2/3的亞中尺度動能,中尺度渦旋的貢獻只占1/3,這與傳統(tǒng)觀點中尺度渦旋主導著亞中尺度過程生成的觀念不同。此外,亞中尺度動能收支結(jié)果還顯示了一條通過正向串級的能量耗散途徑,對該海域水團的跨密度面混合具有潛在影響。

圖1(a)50米深度層上平均亞中尺度動能(cm2/s2)的空間分布;(b)-(e)亞中尺度動能空間分布的季節(jié)變化

圖2 第一列為2003年6月30日-7月9日期間羅斯貝數(shù)的變化(填色),箭頭表示對應的速度矢量;第二列和第三列與第一列類似,分別為平均流和中尺度渦旋到亞中尺度過程的正壓轉(zhuǎn)化率(m2/s3)的變化;第四列為沿著4.2oN緯線的速度(cm/s)剖面的變化
論文第一作者為中國科學院海洋研究所博士后惠玉超,通訊作者為張林林研究員,合作者包括王凡研究員、胡敦欣院士以及JAMSTEC的 Hideharu Sasaki研究員。研究得到了國家自然科學基金、中國博士后基金以及山東省自然科學基金等項目聯(lián)合資助,海上考察得到基金委共享航次計劃資助。
論文信息:
Hui, Y., L. Zhang*, H. Sasaki, F. Wang, and D. Hu, (2025). Spatiotemporal Features and Generation Mechanisms of Submesoscale Processes in the Low-latitude Western Pacific Ocean. Journal of Physical Oceanography. doi:10.1175/JPO-D-24-0068.1.
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