撰稿:龚鑫梅
审定:蔡树群
近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室(LTO)舒业强研究员团队,综合利用现场观测、数值模拟和动力诊断方法,揭示了冬季南海西北部沿岸双下降流带的形成机制,相关研究成果发表于国际期刊Journal of Geophysical Research:Oceans上。论文第一作者为LTO博士研究生龚鑫梅,LTO舒业强研究员与俎婷婷研究员为共同通讯作者,合作作者还包括南方科技大学刘志强副教授、LTO刘大年副研究员、博士后尚学昆以及海洋地质调查局郭斌斌。
经典沿岸动力学理论认为,在北半球平直的东西向海岸线区域,沿岸东风驱动近岸海水向岸辐聚,形成沿岸下降流。然而,当海岸地形变得复杂时,海水运动和辐聚的方式往往会发生显著变化。通过现场观测与数值模拟,本研究发现了南海西北部冬季存在独特的沿岸双下降流带,而岸线地形对该双下降流带形成有关键调控作用(图1)。
研究结果表明,在内陆架区域,冬季风驱动的南海西北部西向沿岸急流受到雷州半岛与海南岛地形以及东北—西南向的海岸线的阻挡,近岸西侧水体辐聚导致水位抬升,形成东北向的沿岸压力梯度力,该压力梯度力大于局地风应力,导致了西向科氏力及与之对应的离岸流,而低温低盐的离岸输运与东北季风驱动的外陆架向岸输运的高温高盐水在30米等深线附近辐聚,形成内陆架下降流带。在外陆架区域,岸线地形导致的东北向压力梯度力随着离岸距离的增加而减小,沿岸风应力作用逐渐占据主导,通过Ekman作用驱动外海海水向岸输运。向岸方向的流随着离岸距离的增加逐渐减弱,在60米等深线附近产生强的水平流速剪切,导致水体辐聚下沉,形成外陆架下降流带。
这种独特的双下降流带结构的动力机制不仅显著区别于经典沿岸下降流理论,更凸显了冬季季风期间区域地形与风场共同作用下,南海西北部下降流动力学过程的复杂性与独特性。
该研究由国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院南海海洋研究所基础前沿与创新发展战略研究项目以及中国地质调查局海洋地质调查项目等共同资助。
相关论文信息:Gong,X.,Shu,Y.,Liu,Z.,Zu,T.,Liu,D.,Shang,X.,& Guo,B. (2025). Dual coastal downwelling belts over the northwestern South China Sea in winter. Journal of Geophysical Research: Oceans,130,e2025JC022771.
文章链接:https://doi.org/10.1029/2025JC022771
图 1. 双下降流带动力机制示意图。绿色箭头与粗虚线表示双下降流带的垂向与水平位置。红色(蓝色)实线箭头表示表层与底层的向岸(离岸)流。空心红色箭头表示东向压力梯度力。空心黑色箭头表示冬季风应力及东北季风方向。