南海所研究團(tuán)隊(duì)提出北印度洋中層流動(dòng)條帶狀結(jié)構(gòu)的生成機(jī)制
近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）杜巖研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種半年周期斜壓羅斯貝波三波共振形成的中層緯向流條帶狀結(jié)構(gòu)，研究成果由博士研究生夏一凡等人發(fā)表在《Deep-sea Research Part I-Oceanographic Research Papers》上，合作者包括來(lái)自美國(guó)夏威夷大學(xué)及河海大學(xué)的科學(xué)家。
條帶狀急流結(jié)構(gòu)是在旋轉(zhuǎn)天體的大氣層和海洋中普遍存在的一種現(xiàn)象，這種結(jié)構(gòu)表達(dá)了能量的反向串級(jí)，即能量從較小的渦旋尺度傳遞到較大的平均流尺度上，在海洋能量及物質(zhì)傳遞過(guò)程中起到了重要的作用。前人研究主要關(guān)注了太平洋以及大西洋緯向流場(chǎng)的條帶狀結(jié)構(gòu)，印度洋的研究相對(duì)較少。但是印度洋尤其是北印度洋海陸分布獨(dú)特，季風(fēng)控制下的環(huán)流系統(tǒng)與其他大洋差異明顯，值得進(jìn)一步探討。該研究在一定程度上填補(bǔ)了這一空白。
研究發(fā)現(xiàn)，在阿拉伯海中層出現(xiàn)了等間隔分布東向流動(dòng)的條帶狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)向尺度約為300km（圖1）。赤道印度洋風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)迫的Kelvin波在到達(dá)東邊界后成為沿岸捕獲的Kelvin波，并激發(fā)出斜壓Rossby波向西傳播，在傳播過(guò)程中發(fā)生三波共振作用使波動(dòng)破碎為渦旋，并通過(guò)渦旋間的非線性相互作用形成了緯向流場(chǎng)的條帶狀結(jié)構(gòu)（圖1b）。但是在孟加拉灣沒(méi)有觀測(cè)到類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊霞永瓰硾](méi)有足夠的離岸距離使Rossby波到達(dá)破碎線。另一方面，由于赤道印度洋的海盆寬度遠(yuǎn)小于赤道太平洋，其風(fēng)應(yīng)力輸入相對(duì)較少，因此會(huì)直接影響到印度洋緯向流場(chǎng)的條帶狀結(jié)構(gòu)，使其比太平洋更窄。本研究闡釋了北印度洋中層流場(chǎng)條帶狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，完善了印度洋環(huán)流動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論，有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)海洋的能量傳遞過(guò)程。
該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院項(xiàng)目等共同資助。
相關(guān)論文信息：
Xia Y., Du Y., Qiu B., et al. The characteristics of the mid-depth striations in the North Indian Ocean [J]. Deep Sea Research Part I Oceanographic Research Papers, 2020:103307. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2020.103307
圖1 （a）北印度洋地形分布以及13個(gè)Argo浮標(biāo)在1000db層的移動(dòng)軌跡（經(jīng)過(guò)5點(diǎn)滑動(dòng)平均），表層誤差通過(guò)Park等2005年的方法消除。（b）從一層半模式中輸出的緯向速度（填色）以及用湍流Sverdrup平衡計(jì)算的緯向速度（等值線、實(shí)線/虛線表示向東/向西流動(dòng)）。（c）由模式結(jié)果（實(shí)心黑線）和湍流Sverdrup平衡（紅色虛線）得到的緯向平均速度，Argo軌跡計(jì)算的緯向平均速度（灰色陰影區(qū)）和OFES模擬得到的緯向平均速度（橙色陰影區(qū)）。
