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自然资源部第一海洋研究所在棉兰老流年际变异研究方面取得重要突破

编译者:liguiju发布时间:Jun 16, 2024点击量:2590 来源栏目:科研动态

近日,自然资源部第一海洋研究所物理海洋室海洋与气候动力学(筹)团队在棉兰老流年际变异研究方面取得重要突破。该团队使用船载水文观测资料和锚定潜标数据,结合卫星高度计数据,揭示了棉兰老流流量的年际变化和动力机制。

棉兰老流是沿菲律宾棉兰老岛东岸向赤道流动的一支强流,对西太平洋暖池和热带气候系统特别是厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)现象有着重要影响。历史上,由于缺乏观测,对这只强流的研究较少。已有研究主要基于数值模式,结论与零星的实测结果不符。这一认识不足,制约着热带海洋环流和气候动力学研究的发展。

国际CLIIVAR计划专门设立西北太平洋海洋环流与气候实验(NPOCE)的研究计划,全力攻克太平洋低纬度西边界流的动力学问题。“十一五”以来,我国持续开展西太环流的调查研究。依据这些资料,对菲律宾以东的海流结构和变异取得了长足的认识,但对于西边界流流量的变化及其动力机制仍缺乏基本认识。

研究发现,2010-2011年拉尼娜冬季,棉兰老流的流量增加了约5-10Sv。卫星数据和模式实验结果表明,这种年际变化受环绕菲律宾的开尔文波的传播控制。拉尼娜期间,下降的赤道罗斯贝波在棉兰老岛以南海域激发沿岸开尔文波,从苏拉威西-苏禄海进入南海,并沿菲律宾群岛顺时针传播回到西太平洋,引起菲律宾东岸的海平面上升,海平面向东倾斜增加,地转效应导致西边界流出现南向流量异常。厄尔尼诺年的情况则与之相反。以上结论,与过去的模式结果相反,颠覆了传统的认识。

分析表明,2010/2011年拉尼娜期间,棉兰老流的年际输运异常与整个太平洋内区经向输运的积分相当且同号,说明西边界流年际变异在ENSO期间西太暖池的充放电过程中发挥重要作用。

棉兰老流离开菲律宾海岸以后,在西边界缺口海域回转向东进入北赤道逆流(NECC),过去关于棉兰老流在缺口海域的路径研究是空白。

团队分析1993年至2019年的卫星高度计海表地转流,结合潜标观测和卫星水色数据印证,发现棉兰老流在菲律宾以南海域有强烈的季节和年际摆动(Wang et al., 2024):棉兰老流主轴在拉尼娜年倾向于塔劳群岛北部向东回转进入NECC北部,在厄尔尼诺年则异常大弯曲入侵北马鲁古海,再回转与南赤道流交汇并进入NECC南部。棉兰老流路径的年际移动受罗斯贝波的西向传播影响,比尼诺3.4指数超前约2-3个月,可能对ENSO事件的发展有重要影响。

该系列研究成果,系统揭示了棉兰老流流量的年际变异及其动力机制,强调了其在西太暖池和ENSO变异中的重要作用,较完整地揭示了罗斯贝波的非线性西边界反射,及其控制西太与边缘海交换和西边界流变异的动力学过程,丰富了对海洋环流动力过程的认识,为预测未来ENSO事件和应对气候变化提供了依据。

该系列工作由自然资源部第一海洋研究所袁东亮团队联合中国科学院南海海洋研究所李博博士共同完成,研究成员还包括中国科学院海洋研究所王坤祥博士生等。论文发表在美国气象学会《物理海洋学报》(Journal of Physical Oceanography)杂志上,袁东亮是论文通讯作者。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目联合资助。

论文链接:

https://doi.org/10.1175/JPO-D-23-0124.1

https://doi.org/10.1175/JPO-D-23-0125.1

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