研究进展
我实验室前沿研究中心揭示海洋冷反气旋涡和暖气旋涡主要形成机制
来源:倪钦彪
2023.06.09
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中尺度涡广泛分布于世界各大洋中,对海洋物质和能量循环、海气相互作用以及生物地球化学过程等都有重要影响。传统观点认为反气旋涡(AEs)为暖涡,气旋涡(CEs)为冷涡。但是,近期研究发现表面冷反气旋涡(CAEs)和暖气旋涡(WCEs)也普遍存在,约占全球海洋中尺度涡的20%,并且在夏季低纬海域出现的概率更高(Ni et al. 2021; 图1)。由于CAEs和WCEs受到关注较晚,目前尚不清楚这两类涡旋的主要形成机制。


图1. 全球2°×2°网格内(a)冷反气旋涡(CAEs)和(b)暖气旋涡(WCEs)数目占总涡旋数目的比例。(c, d)低纬海域CAEs和WCEs占比的季节变化


近日,结合卫星遥感、Argo浮标观测和数值模式,我实验室前沿研究中心海气观测组揭示出艾克曼升降流和混合层深度是影响CAEs和WCEs全球分布和季节变化的关键因子。风-涡相互作用会在中尺度涡内部引起艾克曼升降流。在夏季或低纬海域,混合层较浅,艾克曼上升流(下降流)会让传统AEs(CEs)近表层等温面上凸(下凹),使得混合层底部出现冷(暖)异常,进而被湍流混合带到海表面,最终形成CAEs(WCEs)(图2a);在冬季或高纬海域,混合层较深,艾克曼升降流很难在涡旋混合层底部导致反的温度异常,从而不易产生CAEs和WCEs(图2b)。该研究加深了对中尺度涡热力动力学和中尺度海气相互作用的认识,为发展新一代气候模式涡旋参数化方案提供了依据。


图2. 以北半球为例,艾克曼升降流和混合层深度对中尺度涡温度异常的影响。(a)浅混合层情况,(b)深混合层情况

该成果以“Generation of Cold Anticyclonic Eddies and Warm Cyclonic Eddies in the Tropical Oceans”为题,发表在物理海洋学主流期刊Journal of Physical Oceanography上,作者包括我实验室倪钦彪副研究员、英国东英吉利大学翟晓明副教授、中国海洋大学杨智斌博士和我实验室主任陈大可院士。该研究得到了国家自然科学基金、博士后国际交流计划派出项目和我实验室前沿研究中心建设经费等支持。




原文链接:


Ni, Qinbiao, Xiaoming Zhai, Zhibin Yang, and Dake Chen (2023). Generation of Cold Anticyclonic Eddies and Warm Cyclonic Eddies in the Tropical Oceans. Journal of Physical Oceanography, 53(6): 1485-1498.




https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/53/6/JPO-D-22-0197.1.xml




Ni, Qinbiao, Xiaoming Zhai, Xuemin Jiang, and Dake Chen (2021). Abundant Clod Anticyclonic Eddies and Warm Cyclonic Eddies in the Global Ocean. Journal of Physical Oceanography, 51(9): 2793-2806.




https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/51/9/JPO-D-21-0010.1.xml


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