近日,中國科學(xué)院海洋研究所尹寶樹研究團隊在赤道西太平洋中深層環(huán)流季節(jié)變化研究中取得新進展,加強了我們對赤道太平洋中深層環(huán)流季節(jié)變化的理解,相關(guān)成果發(fā)表于JGR: Oceans。
赤道西太平洋溫躍層之下存在著季節(jié)性反向的緯向流動,前人已指出該季節(jié)性變化是由年周期Rossby波第一經(jīng)向模態(tài)主導(dǎo)。然而,以往研究大多集中在1000 米以淺,而對中深層(1000~3000 米)的研究相對較少。尹寶樹團隊使用ECCO再分析數(shù)據(jù)以及OFES模擬結(jié)果,在中國科學(xué)院海洋研究所“科學(xué)”號科考船維護的西太平洋潛標(biāo)所獲數(shù)據(jù)的支持與驗證下,針對以上科學(xué)問題展開研究。
研究結(jié)果表明,西太平洋中深層環(huán)流在季節(jié)尺度上不僅具有反向特征,還表現(xiàn)出了明顯的相位上傳(圖1),這些現(xiàn)象在潛標(biāo)數(shù)據(jù)中同樣可以發(fā)現(xiàn)。通過計算斜壓模態(tài)占比,發(fā)現(xiàn)赤道西太平洋是由第一和第二斜壓模態(tài)主導(dǎo)。單獨的第一(圖2a)或是第二斜壓模態(tài)(圖2b)都不具有相位的垂向傳播。一系列Rossby波斜壓模態(tài)疊加實驗表明,第一和第二斜壓模態(tài)相位差在0到π的范圍內(nèi)可以引起向上的相位傳播(圖2c),而相位差在π到2π的范圍內(nèi)則引起向下的相位傳播(圖2d)。這一相位差的存在,表明引起西太平洋中深層環(huán)流季節(jié)變化的第一和第二斜壓Rossby波可能是在不同的時刻被激發(fā)的。同時,西太平洋中深層環(huán)流其實是赤道深層射流(EDJs)的一部分,EDJs在垂向上表現(xiàn)出了向下的相位傳播。本研究表明π到2π的相位差可以引起向下的相位傳播,這對研究EDJs形成機制也具有啟發(fā)意義。

圖1. ECCO再分析數(shù)據(jù)(1992-2015, 左側(cè))和OFES模擬結(jié)果(1997-2017, 右側(cè))沿142°E的氣候態(tài)月平均緯向流速斷面分布。其中OFES模擬結(jié)果進行了9~14個月的帶通濾波。涂色代表流速(m/s),正值代表向東。注意,ECCO數(shù)據(jù)乘以3以方便繪圖。綠色箭頭展示了向上傳播的季節(jié)信號。

圖2. (a) 第一斜壓模態(tài);?(b) 第二斜壓模態(tài)以及相位差為(c) π/2;(d) 3π/2時第一和第二斜壓模態(tài)疊加的緯向速度隨時間-深度變化
文章第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所碩士研究生駱正樸,通訊作者為楊德周研究員,論文合作者包括助理研究員許靈靜、博士研究生李宇軒、博士研究生張航、汪嘉寧研究員和尹寶樹研究員。研究得到了嶗山實驗室項目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項以及國家自然科學(xué)基金等資助。
論文鏈接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC020418
論文信息:Luo, Z., Yang, D., Xu, L., Li, Y., Zhang, H., Wang, J., & Yin, B. (2024). Baroclinic Rossby waves with phase lag cause seasonal upward-propagating signals in the mid-depth equatorial Pacific Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020418. https://doi.org/10.1029/2023JC020418
(本文來源于中國科學(xué)院海洋研究所,“科學(xué)”號信息員封婧提供)