海洋所研究揭示棉蘭老-新幾內(nèi)亞匯聚區(qū)平衡態(tài)轉(zhuǎn)換動力機制
近日,中國科學院海洋研究所海洋動力與生態(tài)環(huán)境模擬與預(yù)報研究組基于建立的太平洋-印度洋區(qū)域海洋動力模擬系統(tǒng)(MPIOS),揭示了局地季風調(diào)控棉蘭老-新幾內(nèi)亞匯聚區(qū)不同平衡態(tài)之間發(fā)生季節(jié)轉(zhuǎn)換的動力機制,并提出了匯聚區(qū)平衡態(tài)變化對上層印尼貫穿流(ITF)流量具有重要影響的新觀點,研究成果發(fā)表于國際學術(shù)期刊Journal of Geophysical Research: Oceans。
棉蘭老流-新幾內(nèi)亞沿岸流/潛流在棉蘭老島以南,新幾內(nèi)亞島以北形成了棉蘭老-新幾內(nèi)亞匯聚區(qū),該區(qū)域不僅是維持西太平洋暖池熱力結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵,其變化還對區(qū)域海洋動力過程及全球氣候系統(tǒng)具有深遠影響。過往觀測和簡化模型研究指出,匯聚區(qū)內(nèi)存在入侵態(tài)(penetrating)、阻塞態(tài)(choking)及甩渦態(tài)(eddy-shedding)三種平衡態(tài)。然而,關(guān)于這些平衡態(tài)之間轉(zhuǎn)換的動力機制尚不明確;作為ITF的關(guān)鍵源區(qū),該匯聚區(qū)平衡態(tài)的變化如何影響ITF流量仍不清楚。

圖1?匯聚區(qū)內(nèi)三種平衡態(tài)?[(a)入侵態(tài)、(b)阻塞態(tài)、(c)甩渦態(tài)]?示意圖。(d)MPIOS模式范圍及局地季風實驗區(qū)域示意圖。
研究團隊建立的MPIOS模式準確模擬出了匯聚區(qū)內(nèi)入侵態(tài)與阻塞態(tài)間的季節(jié)轉(zhuǎn)換以及甩渦態(tài)的發(fā)生過程。通過一系列局地季風敏感性實驗,研究揭示了局地季風通過相反的渦度輸入調(diào)控棉蘭老流與新幾內(nèi)亞沿岸流/潛流的相對強度,從而驅(qū)動入侵態(tài)與阻塞態(tài)之間季節(jié)轉(zhuǎn)換。敏感性實驗還發(fā)現(xiàn),季風向赤道移動或者增強有利于甩渦態(tài)的出現(xiàn),進而改變匯聚區(qū)內(nèi)平衡態(tài)的季節(jié)循環(huán)特征。進一步分析表明,匯聚區(qū)平衡態(tài)通過調(diào)節(jié)棉蘭老流入侵蘇拉威西海的凈流量(Leakage)和返回太平洋的流量(Retroflection),顯著影響上300m層ITF流量的季節(jié)變化。

圖2 上:季風經(jīng)向移動及增強/減弱實驗,匯聚區(qū)經(jīng)向平均的海表高度時間-緯度分布。中:不同邊界條件情況下,季風及年平均風實驗,匯聚區(qū)經(jīng)向平均的海表高度時間-緯度分布。下:計算得到的棉蘭老流入侵蘇拉威西海凈流量(Leakage)、返回太平洋流量(Retroflection)及ITF流量季節(jié)變化。
該研究成果明確了局地季風在棉蘭老-新幾內(nèi)亞匯聚區(qū)平衡態(tài)季節(jié)轉(zhuǎn)換中的關(guān)鍵動力作用,深化了對雙西邊界流匯聚系統(tǒng)動力過程的理解,并闡明了平衡態(tài)調(diào)控上層ITF季節(jié)變化的可能機制,為ITF季節(jié)變異提供了新的理論依據(jù)。
論文第一作者為中國科學院海洋研究所博士后李宇軒,中國科學院海洋研究所楊德周研究員、潛艇學院過武宏教授為論文共同通訊作者,合作作者包括尹寶樹研究員和印尼國家研究與創(chuàng)新署的Dwiyoga Nugroho研究員。該研究得到國家自然科學基金委重大項目、國家自然科學基金等項目的支持。
論文信息:
Li, Y., Guo, W.*, Yang, D.*, Xu, L., Gao, G., He, Z., et al. (2025). Local monsoon drives seasonal transition of equilibrium states in the Mindanao-New Guinea Confluence. Journal of Geophysical Research: Oceans, 130, e2024JC021943. https://doi.org/10.1029/2024JC021943.
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