LTO研究团队揭示了南热带印度洋中层带状流场的形成机制

  近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)杜岩研究员团队在南热带印度洋中层流场研究取得新进展。相关成果以博士研究生夏一凡为第一作者,杜岩研究员为通讯作者,发表在Journal of Physical Oceanography上。

 

  在湍动海洋中,中深层的纬向速度普遍存在着一种流幅宽度较小的东西向分布的带状急流结构,其动力机制与涡动及涡流相互作用有关。前人的研究主要关注太平洋及大西洋的纬向流场,而对于南印度洋的中层纬向流场,其现象与动力机制都鲜有研究。Xia and Du(2022)基于Argo轨迹资料,反演了南热带印度洋中层1000 m的纬向流场,并结合网格化的Argo温盐资料重构了其上层海洋的绝对地转流。研究发现在中层深度上,呈现东西向交替的准条带状结构(图1a),其经向尺度约为300 km。根据湍动Sverdrup平衡理论,涡致位涡通量的辐聚或辐散会导致平均流出现交替的准纬向条带结构(图1b)。而中层高涡动能产生的动力机制在近赤道和远赤道地区不同,其中斜压Rossby波三波共振不稳定在近赤道海域起着重要作用。而在南部海域,由于南印度洋水团的垂向结构分布导致了强烈的斜压不稳定,加强了中深层的涡动能,使得深层的位涡梯度出现扰动,其中条带结构的经向尺度由斜压不稳定的最不稳定波长控制。该项研究重点探讨了在南印度洋中深层加强的涡动能,并结合地转湍动理论中各项异性的反向能量串级过程,解释了条带状结构的形成机制,为中深层带状急流的产生机制提供了新的见解。

 

 

  图1(a)1000m层纬向速度(填色)和高涡动能区(等高线)的对比,(b)涡致位涡通量的辐散(填色)和平均位涡平流位涡项(等高线)的对比,虚线为负值,实线为正值。

 

  本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院、热带海洋环境国家重点实验室自主项目)、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才项目的资助。

 

  相关论文信息:Xia Yifan and Yan Du (2022), Middepth Zonal Velocity in the Southern Tropical Indian Ocean: Striation-like Structures and Their Dynamics. Journal of Physical Oceanography
  https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/52/11/JPO-D-21-0222.1.xml
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