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科研动态

我所研究揭示吕宋海峡溢流和南海深层环流长期变化

时间:2022.10.13 来源:物理海洋室 字号

近日,我所大洋环流及潮波动力学团队在国际知名学术期刊《Geophysical Research Letters》连续发表了“Weakening Trend of Luzon Strait Overflow Transport in the Past Two Decades”(https://doi.org/10.1029/2021GL097395)和“Decadal Weakening of Abyssal South China Sea Circulation”(https://doi.org/10.1029/2022GL100582)两篇论文,在南海深层环流研究方面取得了重要进展,我所朱耀华研究员为上述两篇论文的第一编辑,魏泽勋研究员为通讯编辑。这两项研究分别发现了吕宋海峡溢流和南海深底层环流的年代际减弱趋势,提升了对南海深底层环流的认识,对进一步理解南海域际热盐和沉积物输运、南海三维环流结构与动力机制、局地气候变化的研究具有重要意义。

近几十年来,由于气候变暖和海冰融化,全球海水质量不断增长。由于风、海表热通量和蒸发降水等因素具有长期变化趋势和局地不均匀的特性,海水质量的重新分布会引起海洋深底层环流发生变异。由于现场观测难度大、实测资料匮乏,目前对吕宋海峡溢流和南海深底层环流如何变异一直没有清晰认识和观测证据。研究团队抓住吕宋海峡溢流是南海深层环流的主要驱动力和研究南海环流的突破口这个关键点,通过对2003~2016年海底压力资料的分析,结合动力守恒的ECCO海洋模式资料,给出了吕宋溢流以每十年0.43 Sv的趋势减弱的直接证据,并研究指出季节变化是吕宋溢流的主要变化周期。研究得出的吕宋溢流在季节变化、年际变化方面与锚系海流观测资料吻合良好。研究团队进一步利用南海全覆盖的海底压力资料,定量研究了南海底层环流的变异,首次揭示了其年代际减弱的趋势及其机制——风场、海洋温盐场等变化引起的海水质量在南海南部具有较快的增长趋势,形成反气旋环流异常并在陆坡附近被地形效应强化,从而削弱了南海底层气旋式的边界环流。吕宋溢流和南海深底层环流的共同减弱趋势体现了研究团队提出的深层环流理论的逻辑自洽和海底压力资料的物理一致性。

研究团队近期还在《Acta Oceanologica Sinica》发表了“Vertical velocity and transport in the South China Sea”(doi: 10.1007/s13131-021-1954-4)和“Variability of the deep South China Sea circulation derived from HYCOM reanalysis data”(doi:10.1007/s13131-021-1952-6)的论文,揭示了南海深层环流从季节内到年际的时间变化特征和空间变化的不均匀性,阐明了南海深底层水上升的源地和机制,厘定了南海垂向输运和水平环流之间的联系,构建了南海三维环流的框架,取得了南海环流研究成体系的成果。

图1. 上图:海面风场趋势(箭头)导致海底压力(填色)在南海增长比西太平洋更快;下图:地转平衡(黑线)和水动力学(红线)理论计算得到的吕宋海峡溢流都呈现年代际减弱趋势

图2. 海底压力趋势场(填色)导致的反气旋式边界环流异常(黑色箭头)在陆坡边缘被地形效应强化,从而减弱南海深底层气旋式边界环流(白色箭头)

 


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