《海洋所在印尼贯穿流研究领域取得重要突破》

  • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
  • 编译者: cancan
  • 发布时间:2018-10-29
  • 日前,美国气象学会《物理海洋学报》报道了中国科学院海洋所袁东亮研究团队与印尼科学院海洋研究中心及德国马普气象研究所有关印尼贯穿流受西边界流影响发生变异的最新合作研究成果。   

      研究团队通过对印尼海马鲁古海峡连续4年的潜标观测,发现马鲁古海上层环流平均输运向北流向太平洋,澄清了过去对马鲁古海上层环流的模糊认识,并首次估算了输运平均值约为1.0 Sv (1Sv = 106 m3/s) 。观测显示,2014年春夏季,印尼贯穿流突然向南增强,流量总变化达14 Sv,其中年际变化有3.5 Sv,与风强迫的变化响应不同,这些变异主要是由太平洋西边流——棉兰老流路径发生跃迁引起的,并且该变异可能对2014年厄尔尼诺的发生、发展过程起到了抑制作用。

      团队观测发现,罗斯贝波与西边界流相互作用能够引起印尼贯穿流的变化,从而为罗斯贝波在太平洋西边界的非线性反射提供了坚实证据。袁东亮研究员在国际上最早发现,罗斯贝波在西边界的非线性反射与经典的线性理论不符,但是一直没有找到直接的观测证据。团队前期关于西边界流在缺口处的多平衡态和迟滞变异过程动力学理论分析(Yuan and Wang, 2011; Wang and Yuan, 2012),为分析马鲁古海潜标数据提供了理论基础。“太平洋西边界流与边缘海交换的动力机制”研究成果,获得山东省自然科学二等奖。这些原创性成果,为太平洋西边界流的非线性动力学研究奠定了坚实的理论和观测基础。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-09-29
    • 近日,中国科学院海洋所袁东亮研究团队在北太平洋次温跃层环流研究中取得“0-1”的突破。团队前期预研究发现了北太平洋存在一支超长、超强的次温跃层海流,命名为“北赤道次表层流(NESC)”,位于5°N附近北赤道逆流之下,贯通整个太平洋海盆向西流动,进入印尼贯穿流源区,是赤道太平洋水团进入印尼海和印度洋的唯一通道。 大洋风生环流动力学理论于上世纪40年代建立,主要揭示大洋上层环流由风旋度驱动,并由西边界流闭合的动力机制。现代温跃层理论于上世纪80年代建立,包括位涡均一化理论和通风温跃层理论,强调大洋主温跃层之下,除西边界流回流区和通风温跃层以外,海洋环流难以被驱动,存在所谓静止不动的阴影区,与实际海洋观测不符。上世纪80年代胡敦欣等在西太平洋发现棉兰老潜流等潜流,无法用现代大洋温跃层理论解释,显示经典温跃层理论存在局限性,这些潜流机制长期困扰着国际海洋学家,次温跃层环流的动力机制也是现代大洋环流动力学研究的国际热点和难点。 袁东亮团队对北赤道次表层流三维结构、变异规律与动力机制开展研究,利用潜标测量、船载ADCP海流测量,并与Argo地转流数据结合,证实NESC是一支横跨整个北太平洋海盆流动的海流,具有显著的季节-年际尺度的变化,在夏季和拉尼娜期间变强,在冬季和厄尔尼诺期间变弱。 使用线性连续层化模式(LCSM ),团队揭示了大洋次温跃层环流的动力机制。研究指出,包括NESC在内的潜流,其形成机制是由大尺度环流的静力平衡和海面、海底动力边界条件约束决定。由于热带大洋层结的低阶斜压模态在温跃层附近存在零点,前几个斜压模态的叠加造成了强的表层流与弱的潜流,模式成功再现了太平洋赤道流系的主要海流及其潜流。该理论与经典环流理论的本质区别,在于考虑了海底边界的约束。经典理论假设约化重力模型,忽略了底边界的影响。 研究还显示,NESC的季节变化是由中、东赤道太平洋季节变化的风应力旋度,通过激发向西向下传播的斜压罗斯贝波强迫的。研究团队首次使用连续层化斜压罗斯贝波的解析解,成功了再现了NESC纬向流的季节变化。 这一系列研究揭示了NESC等大洋潜流的形成机制具有一般性,可以推广到其它海域。新理论克服了现代大洋温跃层环流理论中存在静止的“阴影区”的缺陷,是对大洋温跃层理论的重要修正。相关研究成果发表在Scientific Reports和 Journal of Physical Oceanography杂志上。 相关文章:  Yang, Y., X. Li, J. Wang, and D. Yuan*, 2020: Seasonal variability and dynamics of the Pacific North Equatorial Subsurface Current. J. Phys. Oceanogr., 50, 2457-2474, doi: 10.1175/JPO-D-19-0261.1.  Li, X., Y. Yang, R. Li, L. Zhang, and D. Yuan*, 2020: Structure and dynamics of the Pacific North Equatorial Subsurface Current. Sci. Rep., 10:11758, https://doi.org/10.1038/s41598-020-68605-y.
  • 《中国科学院海洋研究所在印尼贯穿流水体追踪方面取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-06-05
    • 近日,中国科学院海洋研究所王凡研究团队在印尼贯穿流(ITF)水体在印度洋的流动路径和去向方面取得新进展,研究成果在国际学术期刊Journal of Climate(影响因子为5.38)发表。 ITF是太平洋和印度洋的唯一一个低纬度连接通道,ITF的水体通过印度洋的流动路径是全球大洋传送带概念图中的基本上层分支,对印-太热盐收支、大西洋深层水形成、经向翻转环流以及区域和全球气候均有深刻影响。在印度洋的大多数ITF水体最终加入副热带西边界流-厄加勒斯海流。在非洲大陆南端,只有一小部分水体通过厄加勒斯溢出流可以渗透到大西洋,大部分水体转向东,以厄加勒斯回流的形式回到南印度洋。然而,该水体的去向目前尚无具体研究,可能通过南极绕极流一直向东,回到太平洋。另外,部分ITF水体会在东印度洋向南转向,加入东边界流-鲁文海流,可能会通过澳大利亚南部狭窄通道回到太平洋。因此,相比于目前比较完善的大西洋去向,对ITF水体的太平洋去向的了解非常有限。 王凡研究团队基于七套模式和再分析数据集的三维流场数据以及拉格朗日追踪方法,揭示了ITF水体的太平洋去向,量化了重要分支的水体输运,总结了在印度洋的主要流动路径。研究结果表明,存在ITF水体向太平洋的去向,且大西洋和太平洋去向的水体输运的比率为1.60±0.54比1,不确定性代表了不同数据之间的扩散;ITF水体穿越印度洋到达大西洋和太平洋的传输时间分别为10-20和15-30年;西南副热带印度洋的再循环结构为ITF水体进入大西洋提供了另一机会,而南大洋的南极绕极流则是ITF水体回到太平洋的主要通道;印度洋内部的垂向运动有助于ITF水体离开印度洋。该研究成果将为我们深入了解ITF水体的运动路径,丰富大洋传送带在印度洋海区的认识提供重要支持。 论文第一作者为中国科学院海洋所博士后郭亚茹,通信作者为李元龙研究员,合作者为王凡研究员,研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、山东省自然科学基金和中国博士后科学基金资助。 论文信息:  Guo, Y., Y. Li*, and F. Wang, 2023: Destinations and Pathways of the Indonesian Throughflow Water in the Indian Ocean. J. Climate, 36, 3717–3735, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0631.1. https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/11/JCLI-D-22-0631.1.xml