海洋所赤道太平洋温跃层内动力过程研究取得新进展

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时间:2016-05-13  来源:海洋环流与波动重点实验室文本大小:【 |  | 】  【打印

  512日,《自然·通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了中国科学院海洋研究所王凡研究组的最新研究成果“Deep-Reaching Thermocline Mixing in the Equatorial Pacific Cold Tongue”,报道了赤道太平洋温跃层内小尺度动力过程研究的最新进展。 

  热带温跃层内部的小尺度动力过程(一般称之为湍流过程或混合过程)能够影响温跃层的结构和强度,而后者能够决定厄尔尼诺(El Ni?o)的强弱及其发展过程,对于厄尔尼诺的发生和变异机理研究及模拟预测具有重要的意义。然而,受观测手段限制,迄今为止还没有系统性、长时间跨度的对温跃层内混合过程的直接观测,因而也没能揭示其发生变异的普遍规律。对温跃层内混合过程表征的不准确性被认为是导致当前海洋环流模式、海洋-大气耦合模式及地球系统模式出现模拟偏差的重要因素之一。  

  该研究利用研究海区所有的Argo浮标观测数据和热带大气海洋观测阵列(TAO)的高分辨率观测数据,综合运用多种诊断方法,确认了赤道太平洋冷舌区强混合过程在温跃层内的普遍存在性,发现了强混合过程在温跃层下半部分和赤道潜流下半部分的存在性,揭示了强混合过程的发生规律,即其在热带不稳定波(Tropical instability WaveTIW)发生期间和在拉尼娜(La Ni?a)气候状态下发生的频率更大,发生的层次更深。该成果可为厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)机理研究和数值模式改进带来重要启示。 

  该研究由青年骨干刘传玉研究员领衔完成,合作者包括德国汉堡大学Armin K?hl博士、Detlef Stammer教授及厦门大学刘志宇教授。该研究获得了中科院战略性科技先导专项、中科院知识创新工程领域前沿项目、国家重点基础研究计划、国家自然科学基金、国家自然科学基金委-山东省海洋科学联合专项和福建省自然科学基金等支持。 

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    图(a)展示了诊断获取的赤道东太平洋区域(3oS-6oN)强混合过程的发生位置(绿色)及相应的跃层范围(棕色),其中两条细实线表示平均的跃层范围,粗黑实线和粗蓝实线分别表示跃层中心和赤道潜流流核位置。 

  图(b)展示了诊断获取的赤道东太平洋冷舌区(140oW)月均的强混合过程的发生次数(颜色)。其中粗黑实线和粗蓝实线分别表示温跃层中心和赤道潜流流核位置,下部的绿色短线表示拉尼娜(La Ni?a)时期,上部的粉色短线表示热带不稳定波(TIW)时期。 

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