灣區(qū)時訊 近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）經(jīng)志友團(tuán)隊，在南海次表層渦旋的形成過程與動力機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Physical Oceanography上，博士研究生劉余億為第一作者，經(jīng)志友研究員為通訊作者。

中尺度渦旋蘊(yùn)含海洋超過90%的動能，是海洋物質(zhì)能量循環(huán)的主要動力載體，同時也是貢獻(xiàn)海-氣相互作用、海洋生態(tài)環(huán)境變化的關(guān)鍵動力過程。不同于表層強(qiáng)化的中尺度渦旋，海洋內(nèi)部次表層渦旋是一類透鏡狀、低位渦、生命周期較長的特殊渦旋，能夠攜帶源地異常性質(zhì)水體輸送至數(shù)千公里以外的海區(qū)，且難以被衛(wèi)星遙感觀測所識別，關(guān)于其形成、演變過程及動力學(xué)機(jī)制，目前尚缺乏深入系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)識，更無法直接預(yù)報。

本研究基于高分辨率現(xiàn)場觀測并結(jié)合再分析資料和位渦動力學(xué)分析，從邊界層位渦通量收支新視角，揭示了南海典型次表層透鏡狀渦旋的形成過程與動力機(jī)制。研究結(jié)果表明，秋冬季大氣非絕熱強(qiáng)迫驅(qū)動的海面浮力損失是次表層渦旋形成的關(guān)鍵條件。秋冬季增強(qiáng)的海面浮力損失產(chǎn)生向上的位渦通量，減小反氣旋渦的混合層位渦；次年春季大氣熱強(qiáng)迫驅(qū)動的海表升溫，減弱海面浮力損失，逐漸向海表注入位渦，并抬升混合層，從而通過層化封存低位渦水至渦旋內(nèi)部，最終在地轉(zhuǎn)調(diào)整作用下形成海洋內(nèi)部的透鏡狀中尺度渦旋。進(jìn)一步分析表明，南海北部至少20%的反氣旋渦在次年春夏季演變成為次表層透鏡狀渦旋。更重要的是，這些低位渦、透鏡狀次表層渦旋的形成，主要是由秋冬季海面降溫（surface cooling）引起的海表浮力損失和地轉(zhuǎn)調(diào)整所驅(qū)動，而非風(fēng)場強(qiáng)迫（down-front wind forcing）。

本研究基于觀測證據(jù)揭示了南海次表層透鏡狀渦旋形成的大氣非絕熱強(qiáng)迫新機(jī)制，對進(jìn)一步深入認(rèn)識和理解衛(wèi)星遙感難以直接觀測的全球海洋次表層渦旋及其形成機(jī)制具有重要科學(xué)意義。

該研究主要由國家自然科學(xué)基金共享航次計劃、國家自然科學(xué)基金項目資助完成。

圖1 .（a）渦旋移動軌跡；（b）航次觀測期間（2021年春季）SST和CTD溫度剖面

圖2 .南海次表層透鏡狀渦旋形成的非絕熱強(qiáng)迫機(jī)制

相關(guān)論文信息：

Yuyi Liu, and Zhiyou Jing* (2024). Intrathermocline eddy with lens-shaped low potential vorticity and diabatic forcing mechanism in the South China Sea. Journal of Physical Oceanography, 54(3), 929-948.

原文鏈接：https://doi.org/10.1175/JPO-D-23-0149.1

通訊員/付恬 王沐眾 徐曉璐

責(zé)任編輯/劉秀