112882018年09月30日
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实验室在多尺度动力过程驱动海洋混合研究方面取得重要进展
访问:10  日期:2018-10-05 作者:

105日,国际著名期刊Nature Communications(《自然通讯》)在线发表了题为Latitude-dependent finescale turbulent shear generations in the Pacific tropical-extratropical upper ocean(《热带-亚热带太平洋海洋上层细尺度湍流剪切产生机制的纬度依赖性研究》)的最新研究成果。此项工作是由中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室(以下简称实验室)青年学者张志伟博士为第一作者,实验室田纪伟教授、美国夏威夷大学裘波教授为共同通讯作者,实验室赵玮教授、黄晓冬副教授为合著者的科研团队共同完成(论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-06260-8)。

海洋湍流混合是维系全球大洋环流能量平衡的关键因子,在调控海洋上层热量与物质的垂向分布、海洋生物地球化学过程、乃至全球气候变化等方面起到十分重要的作用。然而,由于目前对湍流混合驱动机理认识不足,且海洋模式无法直接分辨湍流混合过程,海洋学家不得不对其“混合效应”进行参数化处理,这成为提高海洋模式模拟与预测能力的主要瓶颈。

研究团队利用中国海洋大学在太平洋143oE断面构建的潜标观测网(17套潜标组成)所获取长达一年的连续观测资料,首次揭示了热带-亚热带太平洋海洋上层混合的子午向分布特征和驱动机制。研究发现,太平洋的上层混合率在0-22oN范围内呈现出“W”形的子午向分布规律,其中混合率的三个峰值分别出现在0-2oN12-14oN20-22oN。研究进一步指出驱动这三个强混合带的动力学机制:赤道区域背景流系的强剪切、全日內潮在临界纬度的亚谐波不稳定和副热带逆流区中尺度暖涡对近惯性震荡的“烟囱”效应。由于上述多尺度动力过程在其它大洋也具有相似的纬度分布,该研究结果在全球热带-亚热带大洋应该具有普适性。该成果不仅极大地丰富了海洋多尺度过程相互作用与能量级串的理论框架,也为改进海洋模式的垂向混合参数化方案奠定了基础。

由实验室田纪伟教授领衔的科研团队,多年来一直秉承海洋观测与海洋动力学有机结合的研究理念,在国际上成功构建了太平洋与南海潜标观测网,并开展了多次大型的科学观测实验(如南海内波实验南海中尺度涡实验等),在海洋多尺度过程相互作用与能量级串领域取得诸多突破。论文的第一作者张志伟是实验室自主培养的博士(2016年毕业并留校工作),该文章的发表不仅体现了实验室在海洋观测和海洋多尺度动力学领域的国际前沿地位,也彰显了实验室对青年人才培养的重视。



图:湍流混合生成机制随纬度变化的示意图


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