海洋所在新几内亚沿岸海流结构及变异研究方面获新进展
时间 : 2020-11-17     

近日,《地球物理研究杂志:海洋》(Journal of Geophysical Research: Oceans)学术期刊在线发表了海洋所胡敦欣院士团队最新研究成果“Seasonal and interannual variability of the currents off the New Guinea coast from mooring measurements”,揭示了新几内亚沿岸海流的垂直结构及其季节-年际变化规律与动力机制。 

太平洋低纬度西边界流将南北半球的水团输送到赤道海区,对热带西太平洋的温跃层结构及ENSO具有重要的调控作用。新几内亚沿岸流(潜流)作为唯一一支跨赤道的南太平洋西边界流将南太平洋的高盐水输送至北太平洋,在南北半球的水交换乃至全球大洋输送带的物质能量循环中具有重要作用。以往的潜标ADCP观测只有上250米的速度剖面序列,不足以覆盖新几内亚沿岸潜流的深度范围,对其下方的海流结构和变化规律仍不清楚。而且,前人进行的潜标观测只覆盖了1997-1998一个厄尔尼诺(EI Nino)事件,新几内亚沿岸海流的年际变化及其与ENSO的关系仍需要更多的观测数据进行检验和研究。  

在“西北太平洋海洋环流与气候试验”(NPOCE)国际合作计划的整体规划下,胡敦欣院士和王凡研究员团队对该海域的海流与水团结构开展了持续性潜标观测。张林林研究员等人基于2015-2018年期间搭载“科学”号进行的潜标观测,并结合OFES模式数据,对新几内亚沿岸海流的结构及其变化规律进行了研究。  

潜标ADCP很好地观测到了上800米的海流时间序列,除了100 m以浅季节性逆转的新几内亚沿岸流和其下方稳定向西北流动的新几内亚沿岸潜流,在300米以深发现了一支平均速度约为10 cm/s的季节性逆转海流,并将其命名为新几内亚沿岸中层流。该海流的存在表明风场特别是西边界流区的季风强迫不止作用于上层海洋,其影响深度可以达到800米深度。团队采用线性连续层化模式成功模拟了观测到的三层海流结构及其季节变化特征,发现第一和第二斜压模的组合主导了海流的垂直结构及其季节循环,体现了对局地季风和大洋内区Rossby波的共同响应。  

潜标站点(1.7°S141.4°EADCP测得的上800 m沿岸速度(a)和速度异常(b)的月平均 

ADCP观测显示新几内亚沿岸潜流的流核在厄尔尼诺期间可延伸到表层并且在拉尼娜(La Nina)期间加深,而流核速度随ENSO变化较小,1980-2018年期间的OFES模式数据合成分析也证实了该结论。这可能和新几内亚沿岸潜流在流出所罗门海时3个不同出口海峡的流量分配有关,Vitiaz海峡的地形约束作用使得ENSO信号在很大程度上被削弱。 

潜标ADCP观测的新几内亚沿岸流/潜流年际变化 

该研究成果有力地促进了对新几内亚沿岸海域海流垂直结构及其变化规律的认识,并为进一步研究太平洋跨赤道物质能量输运过程及其对印尼贯穿流变异的影响奠定了基础。  

本研究得到国家自然科学基金面上项目、创新群体项目、科技部重点研发计划、中科院先导科技专项的联合资助,海上考察得到基金委共享航次计划项目、山东省重大科技创新工程项目的资助。 

Zhang L.*, J. Wu, F. Wang, S. Hu, Q. Wang, F. Jia, F. Wang, and D. Hu, 2020, Seasonal and interannual variability of the currents off the New Guinea coast from mooring measurements, J. Geophys. Res., doi: 10.1029/2020JC016242.  

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2020JC016242