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《中国科学院海洋研究所在赤道西太平洋中深层环流季节变化研究中取得新进展》

  • 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：2024-07-04

  • 近日，中国科学院海洋研究所尹宝树研究团队在赤道西太平洋中深层环流季节变化研究中取得新进展，加强了我们对赤道太平洋中深层环流季节变化的理解，相关成果发表于JGR: Oceans。

    赤道西太平洋温跃层之下存在着季节性反向的纬向流动，前人已指出该季节性变化是由年周期Rossby波第一经向模态主导。然而，以往研究大多集中在1000 米以浅，而对中深层（1000～3000 米）的研究相对较少。尹宝树团队使用ECCO再分析数据以及OFES模拟结果，在中国科学院海洋研究所西太平洋潜标数据的支持与验证下，针对以上科学问题展开研究。

    研究结果表明，西太平洋中深层环流在季节尺度上不仅具有反向特征，还表现出了明显的相位上传，这些现象在潜标数据中同样可以发现。通过计算斜压模态占比，发现赤道西太平洋是由第一和第二斜压模态主导。单独的第一或是第二斜压模态都不具有相位的垂向传播。一系列Rossby波斜压模态叠加实验表明，第一和第二斜压模态相位差在0到π的范围内可以引起向上的相位传播，而相位差在π到2π的范围内则引起向下的相位传播。这一相位差的存在，表明引起西太平洋中深层环流季节变化的第一和第二斜压Rossby波可能是在不同的时刻被激发的。同时，西太平洋中深层环流其实是赤道深层射流（EDJs）的一部分，EDJs在垂向上表现出了向下的相位传播。本研究表明π到2π的相位差可以引起向下的相位传播，这对研究EDJs形成机制也具有启发意义。

    文章第一作者为中国科学院海洋研究所硕士研究生骆正朴，通讯作者为杨德周研究员，论文合作者包括助理研究员许灵静、博士研究生李宇轩、博士研究生张航、汪嘉宁研究员和尹宝树研究员。研究得到了崂山实验室项目、中国科学院战略先导科技专项以及国家自然科学基金等资助。

    论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC020418

    论文信息：Luo, Z., Yang, D., Xu, L., Li, Y., Zhang, H., Wang, J., & Yin, B. (2024). Baroclinic Rossby waves with phase lag cause seasonal upward-propagating signals in the mid-depth equatorial Pacific Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020418. https://doi.org/10.1029/2023JC020418

  • 原文来源：https://qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202407/t20240701_7206204.html
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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
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    • 近日，中国科学院海洋研究所王凡团队在西太平洋赤道中层流年代际变异规律和机制研究上取得新进展，相关成果在学术期刊Geophysical Research Letters发表。该成果是团队继在赤道中层流季节内、季节、年际变异研究的基础上，在更长时间尺度变异及与上层海洋联系上取得的新突破，确认了太平洋年代际振荡（PDO）这一气候信号可以影响到大洋中层。 基于Argo停留深度流速及船载流速剖面仪断面观测，前人已研究发现中层流结构主要以东西纬向交替变化的射流为主。受制于观测数据连续性的限制，海洋学界对中层流的变异和与气候变化的联系还存在着较大的认知空白。赤道中层环流及其携带的热量储存了ENSO异常信号，会带来流经区域热含量的变化，与全球气候系统的平衡和演化密切相关。它对一千米左右物质再分配也发挥着重要作用，可将西、中太平洋的高溶解氧输运到东太平洋低氧区，对生物地球化学研究亦有重要意义。 赤道中层流系统会在滞后厄尔尼诺事件10-12个月时出现较强的东向流异常。在此基础之上，研究团队利用长时序的再分析数据发现该东向流异常在年代际尺度上进一步受PDO的调制。PDO暖位相下厄尔尼诺引起的中层流输运异常最大值是PDO冷位相下量值的2倍，且发生时间提前2月。进而利用连续层化模型的系列数值试验，研究揭示上述PDO的年代际调制作用主要归因于PDO引起的赤道中太平洋风场变化。相比PDO冷位相，PDO暖位相下厄尔尼诺事件中赤道中太平洋的西风异常更强且位置偏东，其激发的Kelvin波最大振幅更大且位置偏东，Kelvin波在东边界反射成Rossby波，Rossby波的垂向传播引起西太平洋中层输运异常的最大值更大且发生时间更早。 该研究由第一作者中国科学院海洋所马强博士、通讯作者汪嘉宁研究员和王凡研究员、以及吕宜龙博士、张志祥博士共同完成。研究得到了国家自然科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项等资助。相关成果及链接如下： [1] Ma, Q., Wang, J.*, Wang, F.*, Lyu, Y., & Zhang, Z. (2022). Interdecadal modulation of ENSO-related anomalous Equatorial Intermediate Currents in the western Pacific by the PDO. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL098409. https://doi.org/10.1029/2022GL098409 [2] Wang, J., Ma, Q., Wang, F.*, & Zhang, D (2021). Linking seasonal-to-interannual variability of intermediate currents in the southwest tropical Pacific to wind forcing and ENSO. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL092440. https://doi.org/10.1029/2021GL092440 [3] Ma, Q., Wang, J.*, Wang, F.*, Zhang, D., Zhang, Z., & Lyu, Y. (2020). Interannual variability of lower equatorial intermediate current response to ENSO in the western Pacific. Geophysical Research Letters, 47, e2020GL089311. https://doi.org/10.1029/2020GL089311 [4] Zhang, Z., Pratt, L., Wang, F., Wang, J.*, & Shuwen, T. (2020). Intermediate intraseasonal variability in the western tropical Pacific ocean: meridional distribution of equatorial Rossby waves influenced by a tilted boundary. Journal of Physical Oceanography, 50(4), 921–933. https://doi.org/10.1175/JPO-D-19-0184.1
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  • 《中国科学院海洋研究所在温度和盐度对赤道太平洋表层海流的影响研究方面取得新进展》
    • 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：2022-05-31
    • 近日，中国科学院海洋研究所张荣华团队在温度和盐度对赤道太平洋表层海流的影响研究方面取得新进展，研究结果发表在国际学术期刊 Journal of Geophysical Research: Oceans上。 赤道太平洋表层海流在气候系统的物质和能量输送及再分配中发挥重要作用，深入理解影响海流的物理因子以及对海流的准确模拟在气候变率及可预报性研究中有重要意义。然而，传统的海流观测主要基于船载或锚定海流计，并且直接的观测数据非常有限，因此，学者们通过构建海流与其他海洋动力和热力场间的关系来计算海流，如较为简单的地转关系和考虑风场直接强迫作用的 Ekman 漂流关系等。目前，卫星技术的发展和应用已能获得全球海表面高度场和风场等数据（但还无法从中直接得到海流观测数据），因而可用卫星数据来间接计算海流场，由此衍生出一系列基于卫星数据的海流再分析产品。如表层海流实时分析（Ocean Surface Current Analysis Real-time, OSCAR）产品，其中海流估算利用了一个考虑风场和海表高度场等与海流间的解析关系。最新一代的OSCAR产品计算中考虑了温度梯度对海流的影响，从而极大地减小了海流产品的误差，但仍没有考虑盐度对海流的影响。近年来，随着盐度观测资料的增多和分析，学者们发现盐度在气候变化和可预报性中也起重要作用。事实上，温度和盐度共同决定海水密度，进而通过压强梯度力影响表层流场（这里简称为温盐效应）。因此，开展盐度对海流具体影响的研究具有重要意义。 张荣华研究团队利用OSCAR产品分析中所使用的解析算法，进一步考虑盐度对海流计算的影响，分别从年平均、季节变化和年际变率的角度系统地分析了风场、温度和盐度对赤道太平洋表层海流的单独和共同的影响。对于年平均表层海流的影响，风场作用占主导；温盐效应在赤道以北是非补偿性的，而在赤道以南是相互补偿的。在赤道中、东太平洋，因存在冷舌使得海表温度梯度指向两极，但盐度梯度则是一致向南的。因此，在赤道以北海区温盐共同作用削弱了西向的纬向流，使其向西分量的振幅减小了约一半；而在赤道以南海区温盐效应是互相补偿的，对纬向流的影响较小。在季节变化方面，春季由于信风减弱，温盐效应几乎可以抵消风生的影响，甚至起到主导作用而使纬向流流向发生反转。并且，在西太平洋，盐度效应全年几乎都比温度更占主导；在东太平洋，温盐效应在春季是相当的。在年际变率方面，风场、温度、盐度和流场等都受厄尔尼诺和拉尼娜事件的影响，在远东太平洋由于风应力变化较弱，温盐效应对纬向流年际变率的贡献均可达到25%；在中、东太平洋，温度对流场的贡献较为显著，在厄尔尼诺事件中可以达到-10%（即纬向流西向分量减小）；在西太平洋，盐度效应比温度效应更为重要，如在拉尼娜事件时盐度对纬向流异常的贡献在165oE以西和以东海区分别达到-10%和10%。 该研究量化了温盐效应对热带太平洋表层海流的影响，阐述了盐度效应在日界线附近和远东太平洋海区对海流的重要影响，对海流产品的误差分析、海洋模式的改进以及厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）模拟和预测能力的提高等具有重要的参考意义。该研究由博士研究生陈露、张荣华研究员（通讯作者）和高川副研究员共同完成。研究得到了中国科学院海洋研究所、中国科学院海洋大科学研究中心、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心、国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项等项目的联合资助。　　 文章信息： Chen, L., Zhang, R.-H., & Gao, C. (2022). Effects of Temperature and Salinity on Surface Currents in the Equatorial Pacific. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127(4), e2021JC018175. https://doi.org/10.1029/2021JC018175
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