热带海洋环境国家重点实验室薛惠洁团队揭示深层混合对南海多层环流的影响

近日,中科院南海研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)薛惠洁团队在深层混合影响南海多层环流的研究中取得重要进展,相应成果由全祺和薛惠洁发表于物理海洋学领域顶级专业期刊Journal of Physical Oceanography

海洋内部的跨等密度面混合对于维系大洋经向翻转环流以及相应的热量输运具有十分重要的作用。以往研究结果表明,南海内部丰沛的内潮能量在复杂的地形区域发生耗散并引发强烈混合,相应的跨等密度面扩散系数比相邻的太平洋大两个量级。然而南海内部的混合过程对南海环流的影响尚未得到深入的研究。薛惠洁团队基于理论模型,利用一个四层海洋模式,通过将深层混合参数化为南海中、深层之间的垂向交换速度(entrainment/detrainment),研究其对于南海多层环流的影响。结果显示,在中、深层之间,由混合引起的上升通量至少需要达到0.72Sv(等价的跨等密度面扩散系数为0.65 10-3m2s-1以及重力势能净输入率为6.89GW),才能在南海深层形成气旋式环流。进一步研究发现,尽管南海潮致混合的强度大于形成深层气旋式环流所需的阈值,然而深层水平环流以及经向翻转环流的形态和演变还依赖于混合的时空变化。除了对深层环流具有显著影响,深层混合还可以增强中层环流并减弱上层环流,由层间垂向交换速度引起的涡管伸缩变化是产生这一影响的动力学成因。该研究成果对于定量评估深层混合对于南海多层环流的影响具有重要的参考价值。

该研究由国家自然科学基金面上项目(编号:41476013)、中科院战略先导专项(编号:XDA10010304)和中科院项目(编号:ISEE2018PY05)共同资助完成。

 

1 深层混合引起的上升通量与(a)深层环流涡度以及(b)相应重力势能转化率之间的对应关系。

 

2 深层混合引起的上升通量为(a0和(b1Sv时南海各层西边界流和主要海峡的通量。

Quan, Q., and H. Xue, 2019: Influence of abyssal mixing on the multi-layer circulation in the South China Sea. J. Phys. Oceanogr., doi:10.1175/JPO-D-19-0020.1.