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中国科学院南海海洋研究所揭示阿拉伯海海盆尺度盐度锋的特征以及形成机制

编译者:liguiju发布时间:May 13, 2024点击量:2155 来源栏目:科研动态

近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)杜岩研究员团队揭示了年周期罗斯贝波对阿拉伯海海盆尺度盐度锋形成的调制作用,相关成果以硕士生朱洁超为第一作者,张玉红研究员为通讯作者发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。

北印度洋的阿拉伯海和孟加拉湾两个海盆之间的海水盐度存在显著差异。受周边干燥气候的影响,阿拉伯海全年净失淡水,海表盐度具有副热带高盐水的特征;孟加拉湾降水丰富,且在周边热带季风气候的影响下,有大量的河流淡水输入,海表盐度偏低。随季节改变流动方向的季风环流引起海盆间水体交换,在局地盐度平衡中起着重要作用。冬季风期间,逆时针流动的季风环流系统将来自孟加拉湾的低盐水输送到阿拉伯海东南部海域,然后在阿拉伯海海盆环流的输送下实现局地盐度平衡。

本工作利用SMAP卫星观测数据集和模式结果,揭示了来自孟加拉湾的低盐水在阿拉伯海内部输送过程中形成的春季盐度锋面,并解释了其动力机制。分析结果表明,冬季风期间,在沿岸逆时针传播的下沉开尔文波的影响下,孟加拉湾的低盐度水被输送到阿拉伯海东南部海域。之后,部分沿岸开尔文波反射成为向西传播的罗斯贝波,造成传播路径上海平面高度增加,形成显著的海表面高度梯度,驱动地转流。位于南侧的西向海流将低盐水向西输送。进入阿拉伯海内部的低盐水和局地高盐水相遇,在水团交界处形成显著的盐度锋面。由于罗斯贝波的相速度随纬度增加而减小,低盐水的输送速率也随纬度增加而减小,盐度锋面呈现出东北-西南的走向。每年3月份,当低盐水被输送到索马里海岸附近(~5°N)时,阿拉伯海形成了横跨海盆的盐度锋面,海表锋线长度达2500公里。位于海盆中部的锋面能够维持到5月份,在西南季风爆发后逐渐向南移动并瓦解。

利用连续分层线性海洋模式(LOM)探究阿拉伯海海盆尺度盐度锋面形成的动力机制,结果表明,海洋第一和第二模态斜压罗斯贝波共同作用导致了阿拉伯海内部的环流调整和盐度输送。其中,第二模态的贡献超过第一模态。在阿拉伯海南部海域(56°E~75°E, 9°N~11°N),第一模态斜压罗斯贝波引起的海表面高度标准差仅为第二模态的60%。

阿拉伯海的海盆尺度盐度锋面出现在热带海域,该区域的海表温度相对均匀,与副热带或高纬度海域的温度差异主导的海洋锋面有所不同。该盐度锋面横跨阿拉伯海南部海盆,并持续近一个季度的时间,可能对局地的盐度平衡和海气交换产生重要影响。

该研究由国家自然科学基金、广东省自然科学基金和中国科学院项目等共同资助完成。

相关论文信息:Zhu, J., Zhang, Y., Huang, K., Xia, Y., & Du, Y. (2024). Modulation of annual Rossby waves on the formation of basin-wide salinity fronts. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020634.

文章链接:https://doi.org/10.1029/2023JC020634

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