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东太平洋温度锋面的季节和年际变化特征

王云涛   2021-02-04

      近日,我室王云涛等在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans发表文章,详述了东太平洋温度锋面的季节和年际变化特征,及主导锋面形成、迁移的动力机制,文章合作者包括浙江大学袁野平副教授、原硕士生刘金(现博士就读于墨尔本大学)、中科院大气物理研究所刘海龙研究员和林鹏飞研究员等,共同通讯作者为王云涛和实验室青年海星访问学者袁野平。

      海洋锋面作为海洋中最具代表性的中尺度动力过程之一,对于海洋的物理生态环境具有重要影响,是开展区域动力过程、海气相互作用、生态系统研究的基础。本研究利用卫星遥感数据和前期研发的锋面检测算法,实现了对每日海表温度锋面的定位(图1),进而得到每月的锋面频率。通过分析每月锋面频率的特征,能够有效厘清驱动锋面形成的动力机制,加深对区域动力过程的认识,并进一步为评估初级生产力、碳循环、渔业资源等科学问题提供支撑。


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图1. 加州海域(上)海表温度、(中)温度梯度、(下)温度锋面的分布特征示例

 

      东太平洋形成八个主要锋面活跃区域(图2),其中近岸锋面的主要特征体现为季节性变化:中纬度区域受到沿岸赤道方向风场的作用,产生近岸上升流将冷水带至海表,驱动了锋面的产生,并在当地夏天达到峰值;赤道区域周围受到山麓地形的影响,风场通过山间时快速增强,引起垂向混合导致近岸水温降低,与远岸的暖水间形成锋面。

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图2. 东太平洋(左)锋面活跃的八个区域、(右)风应力旋度及风应力

 

      赤道开阔大洋区域,在风场的作用下形成赤道上升流,驱动了锋面的产生。锋面在罗斯贝波和赤道不稳定波的共同作用下,呈现出西传的特征。通过分析锋面的年际变化与厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)的关系,发现在厄尔尼诺年份赤道区域形成风场幅聚而减弱上升流,因此锋面活动显著降低(图3)。由于锋面活动相较ENSO指数具有一定的提前性,因此能够利用赤道区域锋面特征预示厄尔尼诺等事件的发生。

 

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图3.厄尔尼诺年相较拉尼娜年(上)锋面频率、(下)风应力和风应力散度的变化

 

引用:

Wang, Y., J. Liu, H. Liu, P. Lin, Y. Yuan, F. Chai (2021), Seasonal and interannual variability in the sea surface temperature front in the eastern Pacific Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 126, e2020JC016356.