海洋次中尺度动力过程与能量串级研究获进展

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  中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室研究员经志友团队,在海洋次中尺度动力过程及其对能量串级与垂向输运的贡献机制方面取得新进展。相关研究近日发表于《物理海洋学期刊》。

  中尺度涡旋蕴含海洋超过90%的动能,然而,经典地转理论框架下的中尺度动力学难以定量解释海洋中尺度涡旋的消亡和能量正向串级与耗散过程,以及垂向物质能量交换的收支平衡等关键前沿科学问题。

  研究人员通过卫星遥感与现场观测分析、高分辨率数值模拟和理论诊断研究,结果表明,活跃在涡旋、锋面海域的海洋次中尺度过程,在热带西太平洋中、小尺度相互作用过程中扮演了不可或缺的重要作用,是驱动海洋地转能量正向串级和物质能量垂向交换的关键动力过程。

  该研究显示,在锋生和大气强迫引起的浮力损失共同作用下,涡旋、锋面海域增强的水平浮力梯度有利于减小位涡,触发次中尺度对称不稳定,并引起强烈的垂向非地转次级环流。其中,对称不稳定是实现西太平洋地转能量正向串级的重要机制之一;同时,次中尺度过程引起的垂向速度高达~100米/天,比中尺度过程引起的垂向速度高一个量级,显著贡献了上层海洋物质能量的垂向交换与收支平衡。

  该研究结果也可为海—气相互作用、垂向营养盐输运以及碳收支等多学科交叉研究提供动力学参考。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1175/JPO-D-20-0076.1

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