黑潮及其下的呂宋潛流作為熱帶太平洋西邊界流,對太平洋和我國近海的水文環(huán)境變化具有重要影響。近日,中國科學院海洋研究所胡敦欣院士課題組與菲律賓大學開展合作研究,在熱帶太平洋西邊界流方面取得重要進展,揭示了熱帶和副熱帶風場強迫對源地黑潮和呂宋潛流年際變化的重要調控作用。相關成果在線發(fā)表于國際學術期刊Progress in Oceanography(一區(qū)Top期刊)。
菲律賓以東海域自南向北流動的黑潮作為太平洋上層環(huán)流的重要組成部分,具有強大的物質和能量再分配作用,深刻影響著海洋氣候和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。在其之下的呂宋潛流是一支長期存在的次表層流,為局地次表層水體向南輸運提供了重要通道。然而,由于缺乏長期連續(xù)的潛標陣列直接觀測,對于源地黑潮和呂宋潛流的年際變化尚缺乏認識,其變化機制亦存在爭議。近年來,胡敦欣院士團隊與菲律賓大學開展國際合作,在呂宋島以東源地黑潮區(qū)域構建了潛標觀測陣列,獲取了4年多的直接測流數(shù)據(jù)。研究團隊基于潛標陣列觀測數(shù)據(jù),并開展敏感性數(shù)值模擬試驗,研究了熱帶-副熱帶影響下的源地黑潮和呂宋潛流年際變化。
結果發(fā)現(xiàn),上層黑潮和下層呂宋潛流在年際尺度上的變化具有較高的一致性,且自西向東二者流速均表現(xiàn)出非線性減弱的特征(圖1)。分析發(fā)現(xiàn),在年際時間尺度上,海平面梯度能夠作為黑潮和呂宋潛流體積輸運變化的替代性指數(shù)。繼而,研究團隊利用衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)分別構建了黑潮和呂宋潛流流量變化時間序列(1993-2020年),并發(fā)現(xiàn)二者變化與黑潮東邊界處海平面起伏的年際變化密切相關?;谠\斷分析和模式敏感性實驗結果進一步表明,盡管在過去近三十年的大部分時間里,熱帶西太平洋風場主導著黑潮和呂宋潛流的增強/減弱(圖2);但在2011年和2018-2020年潛標觀測期間,來自于副熱帶西北太平洋的風場強迫可以獨立于熱帶風場,導致黑潮和呂宋潛流的強度和水團性質產(chǎn)生顯著的年際變化。此外,分析指出位于呂宋潛流核心深度范圍內(nèi)(650-800米)的水團自2019年7月以來經(jīng)歷了一次顯著的淡化事件,這主要歸因于上述異常強烈的副熱帶風場強迫產(chǎn)生的水平平流輸運效應。該項研究豐富了對黑潮和呂宋潛流系統(tǒng)年際變異調控機理的科學認識。

圖1 沿18°N 斷面(a) 122.7°E, (b) 123.0°E, 和(c) 123.3°E潛標站點(由“科學”號科考船于2018年布放)觀測的經(jīng)向流速年際異常。(d) 不同潛標站點50–500 m (實線) 和500–1000 m (點線)平均經(jīng)向流速時間序列。

圖2 1993–2020年北向流速異常事件期間(a)海平面異常(陰影),表層地轉流速異常(流線),20 等溫線深度異常(等值線),和(b)海表面風場異常的分布。(c), (d)代表南向流速異常事件期間相關物理場的空間分布。
論文第一作者為中國科學院海洋研究所博士后馬杰,通訊作者為中國科學院海洋研究所胡石建研究員。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略先導科技專項、山東省自然科學基金、中國科學院創(chuàng)新交叉團隊、中國博士后科學基金等聯(lián)合資助。
文章信息:
Ma, J., Z. Zhang, S. Hu*, C. Villanoy, X. Guo, F. Wang, and D. Hu, 2023: Observed interannual variability of the Kuroshio and Luzon Undercurrent associated with tropical and subtropical wind forcing. Progress in Oceanography, 219:103146. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2023.103146.
(本文來源于中國科學院海洋研究所官網(wǎng),“科學”號信息員封婧改編提供)