近日，中国科学院海洋研究所王凡研究团队在黑潮延伸体（KET）海区中尺度涡引起的次表层涩度异常方面取得最新进展，研究成果发表于国际学术期刊《Journal of Physical Oceanography》上。
中尺度涡旋是海洋中普遍存在的海洋现象，是海洋表层和次表层温度、盐度变率的重要来源。中尺度涡旋引起的次表层变率主要来自“起伏模态”（“heaving mode”）和“涩度模态”（“spicing mode”）。“起伏模态”产生自涡旋引起的等密度面的起伏，而“涩度模态”来自涡旋引起的沿等密度面的运动。黑潮延伸体位于北太平洋副热带环流和副极地环流的交界处。其北侧是通风较好的北太平洋中层水（NPIW），具有低温、低盐、较高的营养物质和氧气含量的特性。其南侧的NPIW水龄较老，高温、高盐、营养物质和氧气含量较低。该区域涡旋活动强烈，然而学界对该区域涡旋引起的等密度面上的涩度异常的特征、机制及其对NPIW性质变化的作用尚不明确。
研究团队聚焦该区域中尺度涡旋活动及其在等密度面：26.3 - 26.7σθ上引起的温度、盐度异常现象（涩度异常现象）。结合涡旋追踪数据集、Argo剖面数据以及人工神经网络模型，研究揭示了一系列重要现象和机理。使用涡旋追踪数据集，研究发现气旋涡（CE）和反气旋涡（AE）分别倾向于在KET急流的北部和南部聚集。受平均流影响，这些涡旋半径大（CE: 61.94 km, AE: 68.05 km），东西方向运动微弱，但南北方向运动显著（CE: 0.35 cm s-1向南，AE: 0.66 cm s-1向北）。使用Argo浮标数据，发现在26.3 - 26.7σθ上，CE（AE）导致的平均温度和盐度异常为-0.25℃（0.06℃）和-0.05 psu（0.01 psu）。研究揭示了该涩度异常主要受控于两种机制。一种是涡旋通过裹挟水体运动产生涩度异常，该机制通过对比涡旋经过位置和涡旋初始位置的盐度差与Argo观测的涡旋内盐度异常得到验证。另一种由锋面弯曲产生的准静止曲流涡（meander eddies）引起，该机制通过人工神经网络模型的对照实验得到验证。这两种机制产生的涩度异常对NPIW水团产生不同影响。使用数据拟合与重构技术，证实了移动涡旋引起温度、盐度异常的逐渐累积，形成驱动水体的跨KET锋面交换。神经网络模型结果表明，曲流涡通过改变锋面的位置，进而产生涩度异常，引起NPIW水团性质的再分布。然而，这些曲流涡引起的异常并不促进水体之间的热量和盐分交换。
虽然深度坐标上中尺度涡旋引起的温度和盐度变化的研究已经很多，但是涡旋引起的等密度面上的变化鲜有研究，该研究深入了学界对中尺度涡旋引起的温盐变率的认识。为等密度面上的温盐变率的气候模型模拟提供了观测基准。
该论文由第一作者中国科学院海洋研究所的博士后律明坤、通讯作者王凡研究员、合作者李元龙研究员共同完成。该研究得到了崂山实验室项目、山东省自然科学基金、中国科学院战略先导科技专项、山东省青年基金的资助。
文章信息：
Lv, M., F. Wang, and Y. Li, 2023: Eddy-Induced Subsurface Spiciness Anomalies in the Kuroshio Extension Region. J. Phys. Oceanogr., 53, 2893–2912, https://doi.org/10.1175/JPO-D-22-0254.1.
