证实中尺度涡旋对亲潮锋面与海温的调控作用

2022-11-2410

  20221123 日,由物理海洋教育部重点实验室陈朝晖教授领衔的科研团队在国际学术期刊 Journal of Geophysical Research: Oceans发表了题为 “Temperature Variability and Eddy-Flow Interaction in the South of Oyashio Extension”(《亲潮延伸体南侧的温度变化和涡流相互作用》)的最新研究成果。作为北太平样西边界流之一的亲潮,携带亚极地水体自北向南与黑潮在日本以东相遇并脱离岸界形成向东的急流。由于其复杂的动力和热力结构,黑潮-亲潮延伸体海区被认为是全球海气相互作用最活跃的区域之一。此外,该海域适宜的温度和丰富的营养物质为浮游生物和鱼类提供了良好的生活环境,形成了世界著名的渔场。然而,由于该海区海况恶劣,现场观测稀少,限制了我们对该海区海洋多尺度动力过程及其对海洋生态系统调节的深入认识。

  研究团队利用近年来在该海区构建的定点观测系统(Kuroshio Extension Mooring System,简称KEMS)中位于亲潮南侧的潜标,对亲潮延伸体上层的温度变化开展了深入研究。2016年至2021年期间,该潜标共观测到6次极端降温事件,其影响深度可达600米并持续13个月。与此同时,海洋表层叶绿素浓度以及反映浮游动物数量的后向散射系数随之出现了显著增长。通过对卫星数据和模式数据的分析,发现极端降温事件与亲潮锋面的弯曲与异常的南向冷水输运密切关联。在亲潮锋面南侧,来自黑潮脱落的反气旋涡旋活动剧烈,极端降温事件中加强的涡流相互作用以及强烈的斜压能量转换有利于亲潮锋面弯曲的产生和发展。此外,锋面弯曲和极端降温事件通常发生在晚春和晚秋,这可能与涡旋和亲潮锋面的季节变化相位差异有关。在冬季,亲潮锋面强度达到最强而涡旋活动降低;在夏季,涡旋活动达到峰值但亲潮锋面向北回撤。因此,在冬夏两季皆不利于锋面的弯曲以及冷水输运。

  本研究是KEMS定点观测系统的系列成果之一。该系统旨在建立一个针对黑潮-亲潮延伸体的长期、跨圈层、多学科的综合定点观测系统。2022年,团队在M2潜标搭载了沉积物捕获器,为进一步开展该海区海洋多尺度动力过程为核心的深海物质能量与生态气候效应研究奠定了观测基础。

1 :潜标(a)位置与(b)垂直结构

2(a)冬季、(b)夏季和(c)春秋季亲潮与涡旋相互作用示意图

引用:

▪ YANG H. -Y., R. -C. Zhu, Z. -H. Chen*, J. -C. Li, and L. -X. Wu, 2022: Temperature Variability and Eddy-Flow Interaction in the South of Oyashio Extension.  Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, e2022JC019051. https://doi.org/10.1029/2022JC019051.