海洋所揭示阿古拉斯流系中尺度渦動能的季節(jié)變化特征與機(jī)制
近日,中國科學(xué)院海洋研究所張林林研究員課題組在阿古拉斯海域中尺度渦研究方面取得新進(jìn)展,研究成果“Seasonal Variability of Eddy Kinetic Energy in the Greater Agulhas Current System”發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysical Research: Oceans。
阿古拉斯流系同時連接印度洋、大西洋和南大洋,是全球海洋環(huán)流的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。該海域擁有復(fù)雜的環(huán)流、翻轉(zhuǎn)、彎曲和環(huán)狀結(jié)構(gòu),是南半球中緯度海域中尺度渦旋最活躍的區(qū)域,在印度洋-大西洋跨洋盆物質(zhì)與能量輸送中扮演著重要角色。前人研究指出,阿古拉斯流系的中尺度渦存在(南半球)夏強(qiáng)冬弱的季節(jié)循環(huán),但我們對這種季節(jié)循環(huán)背后的物理機(jī)制的理解尚不清晰。同時,莫桑比克流與阿古拉斯流的流速受不同動力機(jī)制所調(diào)控,在季節(jié)變化上顯示出明顯的相位差,這種差異能否通過渦-流相互作用傳遞給中尺度渦,是一個令人感興趣的問題。
基于1/4°分辨率的ECCO2模式數(shù)據(jù)和OSCAR海洋近表層觀測數(shù)據(jù),使用梁湘三教授團(tuán)隊發(fā)展的MWT與MS-EVA多尺度能量學(xué)分析方法,本文研究了阿古拉斯流系不同海域渦動能(EKE)的季節(jié)變化特征與機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),阿古拉斯流系EKE的季節(jié)變化具有空間不均一性:沿莫桑比克流的EKE春季最強(qiáng),秋季最弱,而北阿古拉斯流域和阿古拉斯折返區(qū)的EKE夏季最強(qiáng),冬季最弱(圖1)。在以上各子區(qū)域中,平均流的正壓不穩(wěn)定都與EKE的季節(jié)變化規(guī)律一致;非局地作用主要對EKE進(jìn)行空間再分配,其在莫桑比克流域表現(xiàn)為夏強(qiáng)春弱的EKE輸入,在阿古拉斯折返區(qū)表現(xiàn)為冬強(qiáng)秋弱的EKE輸出,而在北阿古拉斯流域,冬春(夏秋)兩季存在 EKE 的強(qiáng)輸入(輸出);此外,局地風(fēng)強(qiáng)迫和斜壓不穩(wěn)定對EKE的影響都比較弱,約為平均流正壓不穩(wěn)定作用的 10%~20%,且它們的季節(jié)變化規(guī)律也都與EKE不同(圖2)。因此,對于阿古拉斯流系EKE的季節(jié)變化,盡管存在空間差異,但在各個子區(qū)域都主要是受平均流正壓不穩(wěn)定的控制。

圖1(a~d)基于ECCO2模式數(shù)據(jù)與(e~f)OSCAR觀測數(shù)據(jù)的EKE的(a, e)春季(10~12月)、(b, f)夏季(1~3月)、(c, g)秋季(4~6月)和(d, h)(7~9月)冬季平均。

圖2(a)莫桑比克流域、(b)北阿古拉斯流域和(c)阿古拉斯折返區(qū)內(nèi)渦動能(EKE)、正壓轉(zhuǎn)換率(BTR)、斜壓轉(zhuǎn)換率(BCR)、非局地能量輸送(NLT)、局地風(fēng)強(qiáng)迫(EWW)和余項(RI)的氣候態(tài)季節(jié)平均。
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所博士后李盟盟,通訊作者為張林林研究員和閆曉梅副研究員,合作者包括龐重光研究員、胡敦欣院士等。研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金及山東省自然科學(xué)基金等項目聯(lián)合資助。
論文信息:
Li, M., X. Yan*, L. Zhang*, Y. Hui, C. Pang, Z. Liu, and D. Hu, (2025). Seasonal Variability of Eddy Kinetic Energy in the greater Agulhas Current System, Journal of Geophysical Research: Oceans, 130, e2024JC021731. doi:10.1029/2024JC021731.
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