《中国科学院海洋研究所研究揭示次表层涡与台湾以东黑潮相互作用过程和机制》

  • 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:2022-11-22
  • 近日,中国科学院海洋研究所于非研究团队在次表层涡与台湾以东黑潮相互作用的研究上取得进展,相关成果发表在国际学术期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。

    黑潮作为北太平洋一支强劲的西边界流,对北太平洋气候和水文变化的研究具有非常重要的意义。黑潮流经的台湾以东海域,是大洋中尺度涡活跃的区域之一。前人针对中尺度涡与黑潮相互作用已经展开了大量的研究,但是次表层涡对黑潮影响的研究还未展开。次表层涡有别于常规的中尺度涡,其涡旋核心(温度异常、盐度异常以及流速核心)通常位于100m-1000m的海水次表层。开展次表层涡与黑潮相互作用的研究,对认识黑潮次表层变化及其对区域气候调制方面具有非常重要的意义。

    于非研究团队基于2014年十月台湾以东23°N断面观测数据,发现了一个水平尺度约470km的次表层反气旋涡(Nan et al., 2017)。根据次表层涡温盐流特征分布,研究人员设计了次表层涡的识别方案,使用OFES模式数据对北太平洋次表层涡进行了识别追踪,发现次表层涡在北太平洋广泛分布(Xu et al., 2019)。基于对次表层涡的研究积累,研究团队最新研究成果明确了次表层反气旋涡(subsurface anticyclonic eddy, SAE)到达台湾以东黑潮的概率;揭示了次表层反气旋涡对台湾以东黑潮垂直结构影响的机制,在次表层反气旋涡的作用下,黑潮流速核心出现在次表层;证明了次表层反气旋涡的出现,会导致黑潮流幅和流速增加,黑潮流量因此大幅增加(Wang et al., 2022)。

    该研究第一作者为海洋所博士后王然,联合通讯作者为于非研究员和南峰研究员。研究得到了国家自然科学基金和中国科学院青促会项目的支持。

    论文信息:

    Wang, R., Nan, F., Yu, F., & Wang, B. (2022). Impingement of subsurface anticyclonic eddies on the Kuroshio mainstream east of Taiwan. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, e2022JC018950. https://doi.org/10.1029/2022JC018950.

    Xu, A., F. Yu, & F. Nan (2019). Study of subsurface eddy properties in northwestern Pacific Ocean based on an eddy-resolving OGCM. Ocean Dynamics, 69(4): 463-474.

    Nan, F., F. Yu, C. Wei, Q. Ren, & C. Fan (2017). Observations of an extra-Large subsurface Anticyclonic Eddy in the Northwestern Pacific subtropical gyre. Journal of Marine Science: Research & Development, 7: 234.

  • 原文来源:http://www.qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202211/t20221118_6551014.html
相关报告
  • 《中国科学院海洋研究所研究揭示菲律宾以东海域次表层涡动能年际变异规律及机制》

    • 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:2022-05-31
    • 近日,Journal of Geophysical Research: Oceans在线发表了中国科学院海洋研究所胡敦欣院士团队最新研究成果,揭示了菲律宾以东海域次表层涡动能的年际变异规律及其控制机制,促进了对热带西太平洋次表层环流多尺度变异规律的认识。 菲律宾以东海域是次表层中尺度涡旋活跃的海区,拥有热带西太平洋最显著的次表层涡动能信号。这些涡旋在调节西边界流季节内变异以及南半球水团沿西边界向北入侵的过程中发挥着重要作用。然而,次表层涡旋核心大多位于温跃层以下,很难通过海表要素进行观测,因此对次表层涡旋的研究亟需直接的次表层观测资料支持。 在NPOCE计划支持下,团队在菲律宾以东海域构建了长期连续潜标观测阵列。基于东经130度断面两套潜标2至4年的ADCP连续观测,结合高分辨率模式数据探究了菲律宾以东次表层涡动能的年际变异规律及其与ENSO的关系。 研究发现,菲律宾以东海域次表层涡动能具有显著的年际变化特征,并与ENSO事件密切相关,涡动能变化滞后Nino3.4指数14个月。进一步的能量分析表明,背景流的正压和斜压不稳定是涡动能发生年际变化的主要原因,并且正压不稳定起主导作用。在该海域的南部和北部,正压不稳定的变化分别与次表层部分的哈马黑拉涡(HE)和棉兰老潜流(MUC)有关。HE和MUC的变化受到ENSO事件的调控。厄尔尼诺发生时,日界线以西的海域出现的负海面高度异常以 Rossby波形式向西传播,对菲律宾以东的西边界流变化产生迟滞的调控作用,进而通过正压不稳定过程影响次表层涡动能的年际变化。由于低纬度的Rossby波波速较大,菲律宾以东的南部海域正压能量转换率以及次表层涡动能对ENSO的响应更快。 该研究由第一作者中国科学院海洋研究所博士研究生惠玉超、通讯作者张林林研究员、以及王凡研究员、胡敦欣院士等人合作完成,研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略先导科技专项(B类)、国家重点研发计划等联合资助,海上考察得到基金委共享航次计划项目资助。
  • 《中国科学院海洋研究所揭示菲律宾以东次表层涡动能季节变异规律及机制》

    • 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:2021-01-06
    • 近日,《物理海洋学》(Journal of Physical Oceanography)和《海洋系统》(Journal of Marine Systems)分别发表了中国科学院海洋研究所胡敦欣院士团队研究成果“Seasonal variability of subthermocline eddy kinetic energy east of the Philippines”和“Revisit of seasonal variability of subsurface temperature in the tropical Pacific with Argo data”,揭示了菲律宾以东次表层涡动能和次表层海温的季节变异规律及其机制。 自卫星高度计出现后,海洋学界普遍认识到中尺度涡的广泛存在,其在海洋物质能量输送以及生物化学过程中具有重要作用。菲律宾以东海域流系复杂多变,复杂的流场环境为涡旋的生成提供了有利条件。团队前期的研究发现该海域存在很强的次表层涡动能(EKE)信号,且这些涡旋活动使得西边界流产生显著的季节内振荡。与表层涡旋相比,次表层涡深度更深,不易被卫星高度计捕捉,因此对次表层涡的研究需要直接的次表层观测资料支持。 在NPOCE计划支持下,团队自2010年起在菲律宾以东的棉兰老海沟突破性地开展了6000米深海潜标观测。基于潜标直接连续观测所发现的显著的次表层季节内变化现象,张林林研究员等人进一步结合OFES模式数据研究了该海域次表层涡动能的季节变化规律及其机制。 研究发现,在菲律宾以东5oN-14oN海域温跃层以下存在显著的EKE信号,核心深度约500 米。以往基于单点潜标发现的EKE半年变化主要集中在近岸海区,而在更大范围上EKE的季节变化由年循环主导。以10oN为界,南部和北部的次表层EKE呈现不同步甚至反相的季节变化:10oN以北,EKE早春强,夏季弱;10oN以南,EKE夏季强,冬季弱。虽然在气候态上EKE主要由背景流场通过斜压不稳定机制产生,但EKE的季节变化主要由背景流场正压不稳定的季节性主导。而且南、北部的正压不稳定季节性对应的物理过程不同,南部对应于哈马黑拉涡次表层部分的季节变化,而北部对应于北赤道潜流强度的季节变化。 团队博士生惠玉超进一步用Argo数据对热带太平洋次表层海温进行研究,发现温跃层起伏引起的次表层海温季节信号沿12oN、5oN和5oS纬带呈现跨海盆的带状分布。海盆尺度的风应力旋度异常在东太平洋引起温跃层起伏,信号以Rossby波形式向西传播,联合局地风场导致西太平洋次表层海温的季节变化,且和北赤道流、北赤道逆流以及南赤道流的季节摆动紧密联系。 本研究得到了中国科学院战略先导科技专项(B类)、科技部重点研发计划、国家自然科学基金的联合资助,海上考察得到基金委共享航次计划项目、山东省重大科技创新工程项目资助,研究成果有力促进了对热带西太平洋次表层环流与水团多尺度变异规律的认识。 1.Zhang L.*, Y. Hui, T. Qu, and D. Hu, 2020, Seasonal variability of subthermocline eddy kinetic energy east of the Philippines, J. Phys. Oceanogr., doi:10.1175/JPO-D-20-0101.1. https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/aop/JPO-D-20-0101.1/JPO-D-20-0101.1.xml 2.Hui Y., L. Zhang*, F. Wang, X. Yan, 2020, Revisit of seasonal variability of subsurface temperature in the tropical Pacific with Argo data, J. Mar. Sys. 204, 103312, doi:10.1016/j.jmarsys.2020.103312. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924796320300087