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海洋涡旋在模态水形成与输运中的作用

地球科学进展 2021年第9期36卷 883-898页

作者：许丽晓刘秦玉中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心&物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东青岛266237

模态水在全球气候变化中有着重要作用。但是由于缺乏海洋次表层的高分辨率观测,对空间尺度为百公里的海洋中尺度涡旋如何影响空间尺度大于千公里的模态水的认识仍然欠缺。为了解决这一科学难题,在科技部的支持下,实施了一次成功的海上... 详细信息

模态水在全球气候变化中有着重要作用。但是由于缺乏海洋次表层的高分辨率观测,对空间尺度为百公里的海洋中尺度涡旋如何影响空间尺度大于千公里的模态水的认识仍然欠缺。为了解决这一科学难题,在科技部的支持下,实施了一次成功的海上观测试验。系统梳理了基于该观测数据所发表的有关涡旋影响模态水潜沉和输运的主要研究成果:(1)捕捉并揭示了中尺度涡导致混合层水潜沉的过程和动力机制;(2)发现了中尺度涡携带模态水迁移的新路径;(3)阐明了模态水多核结构的形成机制。研究结果揭示了黑潮延伸体海域中尺度涡旋影响大尺度模态水的物理本质,为该海域多时空尺度海洋—大气相互作用作出了一定的贡献。通过对该次观测试验结果的分析和总结,得到了如下新的科学推论:海洋次中尺度过程对模态水的形成和耗散也具有重要影响。

关键词：黑潮延伸体海洋涡旋模态水潜沉与输运多核结构

北太平洋副热带西部模态水年代际变化特征及其机制分析

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海洋与湖沼 2021年第5期52卷 1088-1103页

作者：代秋亭刘子洲刘聪翟方国顾艳镇李元杰中国海洋大学海洋与大气学院青岛266100 海南浙江大学研究院三亚572000 中国人民解放军75839部队广州510080

采用来自大洋环流模式ECCO2(the estimating the circulation and climate of the ocean,phase II project)的再分析数据对1992-2019年北太平洋副热带西部模态水(subtropical mode water,STMW)的年代际变化特征及机制进行了分析。结果表明:STMW形成体积具有显著的年代际变化,于1992-1997年、2000-2005年和2011-2017年期间为正异常,而于1998-1999年和2006-2010年期间为负异常,由晚冬生成区混合层体积的年代际变化引起。STMW形成厚度和面积均呈现类似的年代际变化。合成分析表明,STMW形成体积正异常期间,黑潮延伸体上游南侧STMW生成区,海表涡动能相对负异常期间减小,同时预先层结相对负异常期间减弱,并伴随着海表高度异常。通过混合层收支分析发现,混合层形成体积年代际变化与海洋预先层结调控的混合层底卷吸作用变化同步且大小相当,而与海气形成率变化无关。增强(减弱)的海洋预先层结通过调控STMW形成区冬季混合层底卷吸过程,阻碍(促进)冬季混合层加深,最终使得STMW形成体积减少(增加)。进一步分析表明,STMW形成体积年代际变化受与太平洋年代际涛动相关的风应力旋度异常的远场调控。

关键词：模态水海表面高度层结涡动能太平洋年代际涛动

西北太平洋副热带模态水形成区声传播特性分析

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海洋学报 2014年第9期36卷 94-102页

作者：张旭程琛刘艳中国人民解放军91550部队 92493部队博士后科研工作站

利用 Argo 剖面数据和水声学数值模型，分析了西北太平洋副热带模态水（STMW）形成区因季节性环境差异所引起的水声传播变化特征。声场计算结果表明，STMW 形成区域的声传播为近表层波导与会聚区的复合形式，其中会聚区终年存在，表面... 详细信息

利用 Argo 剖面数据和水声学数值模型，分析了西北太平洋副热带模态水（STMW）形成区因季节性环境差异所引起的水声传播变化特征。声场计算结果表明，STMW 形成区域的声传播为近表层波导与会聚区的复合形式，其中会聚区终年存在，表面波导在秋、冬两季混合层加深的环境条件下出现，次表层波导在夏季 STMW 潜沉的环境条件下出现。上层海洋中两类不同形式的波导使表层和次表层的声能分布呈反相变化，波导内与波导外的声能差异可达10～15 dB（声波频率为1000 Hz）。STMW 的季节性变化还会引起会聚区的位置差异，具体情况与声源深度有关。声源在20 m 时，夏季会聚区距离最远，秋季、春季次之，冬季最近，夏季和冬季相差6．6 km；声源在150 m 时，夏季会聚区距离缩短了3．1 km，其他季节变化不大。

关键词：模态水西北太平洋次表层波导 BELLHOP 模型

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南印度洋海表温度异常冬季重现及模态水研究

南印度洋海表温度异常冬季重现及模态水研究

作者：董岳自然资源部第三海洋研究所

学位级别：硕士

本文利用1958-2016年GECCO2等资料通过超前/滞后相关分析方法,分析了南印度洋海表温度异常(sea surface temperature anomalies,SSTA)冬季—冬季重现的时空特征,并探讨了海洋和大气强迫对其形成的贡献。由于冬季—冬季重现的过程与模态... 详细信息

本文利用1958-2016年GECCO2等资料通过超前/滞后相关分析方法,分析了南印度洋海表温度异常(sea surface temperature anomalies,SSTA)冬季—冬季重现的时空特征,并探讨了海洋和大气强迫对其形成的贡献。由于冬季—冬季重现的过程与模态水潜沉和露头的过程较为一致,因此本文利用1980-2015年的SODA3.3.1资料系统分析了南印度洋亚南极模态水(Subantarctic Mode Water,SAMW)的温度、盐度、密度和体积的空间分布特征和季节、年际以及年代际变化特征,并探究了南印度洋SAMW年际变异的物理机制。研究表明,SSTA冬季—冬季重现主要发生在南印度洋15°S以南海域,特别是在马达加斯加岛至澳大利亚西南部之间的海域(70-100°E,15-45°S)重现信号最为显著。重现信号除了主要发生在次年冬季外,在部分海域重现信号发生时间较早,可在次年秋季发生并持续至随后的冬季。进一步分析表明,混合层深度冬深夏浅的变化(即海洋重现机制)是研究海域SSTA冬季重现的主因。另外,在马达加斯加岛南部海域和澳大利亚西南部海域海面净热通量对SSTA的重现也有直接的贡献。将南印度洋的SAMW分为三个主要密度区间来讨论:26.6模态水整体体积变化趋势不一致,原因可能来自研究区域的不同而非定义方法的差异。SAMW总体积的减少与南半球冬季混合层深度(mixed layer depth,MLD)变浅密切相关,所以超前3年评估MLD的变化对SAMW的影响,结果显示,SAMW形成区域的MLD总体变浅,这一现象与滞后MLD变化3年的SAMW体积总量减小一致。在80°E以东,西风的减弱减少了蒸发-降水、海表热通量和Ekman抽吸,从而使得澳大利亚西南部混合层变浅,导致了密度最大的SAMW在大约3年后体积减少。在80°E以西,变化则相反,表现为密度较小的SAMW体积增加。海表浮力通量和埃克曼抽吸变化的偶极子模式都是由与副热带高压相关的西风变化引起的,西风主导了南印度洋中MLD和SAMW体积变化的偶极子模式。对1980-2015年的SODA3.3.1资料的分析显示,1999年以前的南印度洋SAMW体积年际变化较为显著,2005年后年际变化的振幅明显减小,而在1999-2005年SAMW的体积有大幅的增长。2005年以前SAMW体积显著增加的原因主要有两个方面,一是虽然密度较大的SAMW的分布范围增加不明显,但密度较小和密度适中的SAMW的分布范围的大幅增加,从而平面分布范围总体增加;二是SAMW的厚度的增加。分布范围和厚度从第一时间段到第二时间段都有了大幅增加,导致SAMW的体积总量增大。

关键词：南印度洋海表温度冬季重现季节变化模态水年际变化