灣區(qū)時訊 近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）經(jīng)志友團隊，在南海次表層渦旋的形成過程與動力機制研究方面取得新進展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Physical Oceanography上，博士研究生劉余億為第一作者，經(jīng)志友研究員為通訊作者。

中尺度渦旋蘊含海洋超過90%的動能，是海洋物質(zhì)能量循環(huán)的主要動力載體，同時也是貢獻海-氣相互作用、海洋生態(tài)環(huán)境變化的關(guān)鍵動力過程。不同于表層強化的中尺度渦旋，海洋內(nèi)部次表層渦旋是一類透鏡狀、低位渦、生命周期較長的特殊渦旋，能夠攜帶源地異常性質(zhì)水體輸送至數(shù)千公里以外的海區(qū)，且難以被衛(wèi)星遙感觀測所識別，關(guān)于其形成、演變過程及動力學機制，目前尚缺乏深入系統(tǒng)的科學認識，更無法直接預報。

本研究基于高分辨率現(xiàn)場觀測并結(jié)合再分析資料和位渦動力學分析，從邊界層位渦通量收支新視角，揭示了南海典型次表層透鏡狀渦旋的形成過程與動力機制。研究結(jié)果表明，秋冬季大氣非絕熱強迫驅(qū)動的海面浮力損失是次表層渦旋形成的關(guān)鍵條件。秋冬季增強的海面浮力損失產(chǎn)生向上的位渦通量，減小反氣旋渦的混合層位渦；次年春季大氣熱強迫驅(qū)動的海表升溫，減弱海面浮力損失，逐漸向海表注入位渦，并抬升混合層，從而通過層化封存低位渦水至渦旋內(nèi)部，最終在地轉(zhuǎn)調(diào)整作用下形成海洋內(nèi)部的透鏡狀中尺度渦旋。進一步分析表明，南海北部至少20%的反氣旋渦在次年春夏季演變成為次表層透鏡狀渦旋。更重要的是，這些低位渦、透鏡狀次表層渦旋的形成，主要是由秋冬季海面降溫（surface cooling）引起的海表浮力損失和地轉(zhuǎn)調(diào)整所驅(qū)動，而非風場強迫（down-front wind forcing）。

本研究基于觀測證據(jù)揭示了南海次表層透鏡狀渦旋形成的大氣非絕熱強迫新機制，對進一步深入認識和理解衛(wèi)星遙感難以直接觀測的全球海洋次表層渦旋及其形成機制具有重要科學意義。

該研究主要由國家自然科學基金共享航次計劃、國家自然科學基金項目資助完成。

圖1 .（a）渦旋移動軌跡；（b）航次觀測期間（2021年春季）SST和CTD溫度剖面

圖2 .南海次表層透鏡狀渦旋形成的非絕熱強迫機制

相關(guān)論文信息：

Yuyi Liu, and Zhiyou Jing* (2024). Intrathermocline eddy with lens-shaped low potential vorticity and diabatic forcing mechanism in the South China Sea. Journal of Physical Oceanography, 54(3), 929-948.

原文鏈接：https://doi.org/10.1175/JPO-D-23-0149.1

通訊員/付恬 王沐眾 徐曉璐

責任編輯/劉秀