海洋所觀測發(fā)現(xiàn)赤道西太平洋深層季節(jié)內(nèi)變異并揭示其機(jī)制
近期,中國科學(xué)院海洋研究所深海動力學(xué)研究組基于長期連續(xù)潛標(biāo)觀測,觀測發(fā)現(xiàn)赤道西太平洋深層1500~3000米存在較強(qiáng)季節(jié)內(nèi)變異,其平均動能量級達(dá)10 cm2 s-2,并存在季節(jié)循環(huán),研究進(jìn)一步揭示了深層季節(jié)內(nèi)變異的動力機(jī)制,并建立起能量向深海傳遞的路徑,成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Physical Oceanography。
研究團(tuán)隊利用在赤道142°E獲取的長達(dá)五年的潛標(biāo)流速觀測數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)1500~3000米深度范圍內(nèi)存在顯著的深層季節(jié)內(nèi)動能,主要集中在40~90天周期范圍且以經(jīng)向流速為主導(dǎo)。通過頻率-垂直模態(tài)譜分析,研究發(fā)現(xiàn)約81%的深層季節(jié)內(nèi)動能可歸因于赤道柳井波,其余19%則與羅斯貝波有關(guān),且能量主要集中于2~6垂直模態(tài)。這一垂直模態(tài)特征可能與低頻緯向流的正壓不穩(wěn)定過程密切相關(guān),后者的能量同樣主要集中在2~6垂直模態(tài)。
進(jìn)一步分析表明,觀測到的深層季節(jié)內(nèi)變異的頻率呈現(xiàn)明顯的季節(jié)循環(huán),并與深層緯向流速呈顯著負(fù)相關(guān)。這一關(guān)系可由多普勒頻移效應(yīng)解釋,并表明觀測到的柳井波具有向西的相速度。結(jié)合再分析數(shù)據(jù),研究團(tuán)隊成功追蹤到1500~3000米深層季節(jié)內(nèi)動能的能量來源,其起源于134°E~137°E之間1000~1750米的中層西邊界區(qū)域,由中層流的水平切變引發(fā)的正壓不穩(wěn)定過程產(chǎn)生,并通過柳井波向東向下傳播至深層。該成果揭示了柳井波在赤道海洋中層與深層之間能量傳遞過程中的關(guān)鍵作用,為理解上層海洋能量與信號如何向深海傳遞提供了新視角。

圖1 潛標(biāo)觀測到的(a)季節(jié)內(nèi)動能隨時間與深度的變化以及(b)緯向和經(jīng)向流速分量平均季節(jié)內(nèi)動能的垂直剖面

圖2 西太平洋赤道季節(jié)內(nèi)動能從中層到深層通過柳井波的傳播路徑
論文第一作者為海洋所特別研究助理張航博士,通訊作者為汪嘉寧研究員,合作者包括王凡研究員、張志祥博士、馬衛(wèi)東博士和南海所杜巖研究員。研究得到了國家自然科學(xué)基金委等資助。
論文信息:
Hang Zhang,Jianing Wang*,Zhixiang Zhang,Weidong Ma,Fan Wang,Yan Du. Observed Deep Intraseasonal Variability in the Western Equatorial Pacific Ocean: Yanai Waves originated from the Western Boundary,Journal of Physical Oceanography,2025,DOI: https://doi.org/10.1175/JPO-D-25-0031.1.
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