与亚中尺度运动相关的强垂向速度能迅速改变混合层深度,增加混合层与海洋内区的物质交换。在等密线露头现象(ventilation)大量出现的南大洋,这些动力学是特别重要的。该研究报道了南德雷克海峡的一个观测场项目的结果,该海域中尺度涡十分活跃,锋面生命周期较长,且下锋面方向的风较强,垂向层结较弱,这为亚中尺度不稳定的发展提供了先决条件。从2014年12月到2015年3月,有两个滑翔机在沙克尔顿断裂带(SFZ)上游和下游进行观测。所获得的混合层深度和浮力梯度的时间序列可以用来计算位涡和分类亚中尺度不稳定性。尽管有相似的表面强迫,SFZ侧翼的区域显示出显著不同的特征。SFZ下游的混合层深度是上游的近两倍,水平浮力梯度也较大。SFZ上游亚中尺度运动变化被局限在地形致锋面的边缘,而在下游这些运动有更广泛的分布。与一维混合模型的比较说明了亚中尺度不稳定性在产生混合层变化中的作用。分辨亚中尺度的数值模式的结果表明,亚中尺度不稳定是准确再现上层海洋层结的关键。这些结果表明,在小空间尺度上,地形变化可以在生成显著亚中尺度运动中发挥关键作用,亚中尺度运动在夏季能够在局地活跃起来。
图1.(a).分别由滑翔机SG-W和SG-E获得的混合层深度图和水平浮力梯度图; (b).SFZ 上下游之间各要素比较的直方图; (c).SFZ 上下游的各种亚中尺度不稳定发展的时间序列;(d).CTD和滑翔机SG-E 获取的密度剖面,SG-E观测、PWP模式和mPWP模式混合层深度的比较。
(全球海洋科技发展动态2018年第十期 杨庆轩 编译)