海洋所在热带经圈翻转环流观测方面取得新进展

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时间:2018-07-19  来源:海洋环流与波动重点实验室文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,中国科学院海洋研究所王凡研究组在利用次表层潜标观测热带经圈翻转环流(TMOC)方面取得重要进展,研究成果在Scientific Reports期刊发表。 

  浅层的经圈翻转环流是风生环流的重要组成部分。TMOC存在于热带太平洋,并嵌入到副热带环流中,包括赤道上升流、表层向极的流动、赤道外约5°下降流以及温跃层向赤道的流动。TMOC对于赤道和赤道外的热交换非常重要,在厄尔尼诺-南方涛动 ENSO)充放电过程中扮演着重要的角色。然而,由于缺乏实测数据,无论是热带太平洋TMOC的平均结构还是时间变异都没有被实际观测所证实。此外,西太平洋TMOC的赤道上升流可能影响暖池的表层温度和大气深对流,其对局地表层温度的作用还未被研究。 

图1. 次表层潜标阵列和SODA再分析资料观测的平均纬向流和经向流结构

  根据王凡研究组布放在142°E的次表层潜标阵列观测,首次发现了热带西太平洋TMOC的三明治结构。20148月至201511月的平均经向流表明:在北半球,TMOC表层流向北(<80 m),温跃层流向南(80–260 m; 22.6–26.5 σθ),温跃层以下流向北(260–500 m; 26.5–26.9 σθ)(图1)。根据质量守恒,这种三明治结构说明TMOC实际上是经向上闭合的双环结构,在赤道250米以上和以下必分别对应上升流和下降流;在赤道外约6°N,上层和次表层则分别对应下降流和上升流。根据Ekman风生环流理论,局地的西风应引起表层南向流,因而无法解释TMOC的表层北向流。 

2.  经过13个月低通滤波后OSCAR经向流异常、赤道纬向风异常以及Ekman pumping速度异常的时间演化

3. TMOC的年际和季节变异以及其对赤道表层温度的影响

  根据三明治分层,研究人员发现TMOC每一层均具有季节-年际变异,表层流基本可以代表TMOC整体的强度。在较长的时间尺度上,TMOC的变异主要受到赤道纬向风的调控,而与赤道外纬向风引起的Ekman抽吸无关。在2014-2015年,厄尔尼诺激发的西风异常减弱了TMOC的强度(图2)。在季节尺度上,TMOC在冬季强,夏季弱(图3)。 

  潜标资料、卫星观测资料和再分析资料进一步分析表明在厄尔尼诺期间TMOC先减弱后增强。减弱(增强)的TMOC通过将更少(更多)的温跃层冷水带到海表引起温度升高(降低)。因而TMOC通过上升/下降流影响赤道表层温度,这一过程可能影响ENSO的发展。 

  该研究得到了青岛海洋科学与技术国家实验室鳌山科技创新计划项目和国家自然科学基金青年基金等的支持。 

 

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