近期,中科院海洋所王凡研究團隊基于長期連續(xù)潛標觀測,系列研究揭示了西太平洋九州帕勞海脊和新幾內亞島以北深水通道深層環(huán)流的路徑、流量和變異,進一步完善了對西太平洋深層環(huán)流的認知,成果分別發(fā)表在國際學術期刊 Geophysical Research Letters 和 Journal of Physical Oceanography。
大洋深層環(huán)流路徑會受到地形的約束,海盆間的深層水僅能通過一些關鍵通道進行交換。團隊已有研究表明,4000米以深攜帶繞極下層水的深層流下分支會從雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)季節(jié)性進入西太平洋,但如何進一步進入菲律賓海盆是未知?;凇翱茖W”號布放的潛標陣列2.5年的連續(xù)觀測,研究發(fā)現(xiàn)深層流下分支通過連接區(qū)北通道進入西馬里亞納海盆,流量為1.41±1.43/0.26 Sv(平均±標準差/誤差估計,1 Sv=106 m3s-1),然而可以通過九州帕勞海脊深水通道從西馬里亞納海盆進入北菲律賓海盆,流量為0.75±0.53/0.18 Sv,西馬里亞納海盆側向流量凈通量為0.65±1.35/0.28 Sv,上述兩個通道流量以季節(jié)內變異為主,流量的平均態(tài)和變異受到上層海洋過程的控制。
進入北菲律賓海盆的繞極下層水因地形阻擋無法流出該海盆,只能通過混合吸熱上升變?yōu)楸碧窖笊顚铀?,而后通過關鍵深水通道流出西太平洋。團隊基于長達5年的觀測研究發(fā)現(xiàn),深層流上分支會在新幾內亞島以北通道向東流出西太平洋,流量為2.19 ± 11.4/1.62 Sv,并呈現(xiàn)顯著的季節(jié)變化。流量的平均態(tài)受通道兩端壓力差異控制,季節(jié)變化由向西向下傳播的羅斯貝波控制,均與上層海洋過程緊密聯(lián)系。需要指出的是,該通道深層流上分支平均流向與前人基于溫鹽斷面結果給出的結論正好相反(Kawabe & Fujio 2010),這一矛盾是由于前人間接觀測的不準確或年際變化導致值得進一步研究。
兩個研究的新結果豐富了對西太平洋深層環(huán)流系統(tǒng)和深層與上層海洋聯(lián)系的認識,有助于多學科開展生物地球化學要素循環(huán)、深層水團性質和變異、氣候變化等研究工作。
論文第一作者為中科院海洋所研究員汪嘉寧、博士研究生張航,通信作者為研究員王凡、汪嘉寧,合作者包括加拿大貝德福德和美國伍茲霍爾海洋研究所的專家學者等。研究得到了國家自然科學基金委重大研究計劃重點項目和優(yōu)秀青年項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項等資助。

基于團隊近期研究成果繪制的(左)熱帶西太平洋深層環(huán)流上下分支U-PMOC和L-PMOC(粉紅和橘色)結構圖和(右)在雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)的結構圖(Wang et al., 2020; 2021; 2023; Zhang et al., 2023)
相關成果及鏈接如下:
1. Jianing Wang*, Fan Wang*, Youyu Lu, Hang Zhang, Qiang Ma, Larry J. Pratt, Zhixiang Zhang, Abyssal circulation from the Yap-Mariana Junction to the Northern Philippine Basin, Geophysical Research Letters, 2023, 50(6): e2022GL100610. DOI: 10.1029/2022GL100610.
https://doi.org/10.1029/2022GL100610
2. Hang Zhang, Jianing Wang*, Fan Wang, Zhixiang Zhang, Qiang Ma, Observed upper deep branch of the Pacific meridional overturning circulation north of New Guinea, Journal of Physical Oceanography, 2023, DOI: 10.1175/JPO-D-22-0180.1.
https://doi.org/10.1175/JPO-D-22-0180.1
(本文來源于海洋所官網(wǎng),“科學”號信息員封婧改編提供)