普里兹湾陆架-海盆水交换及其对大气强迫的响应

Prydz Bay region is the third largest bay near Antarctic coast. One of the key scientific questions in this region is if it is an Antarctic Bottom Water formation source. The study of Shelf-Basin water exchange will provide a new breakthrough to this question, and help to understand the ocean processes on the shelf. We will use the survey hydrographic data in summer, the mooring data and the seal instrument data in all year to analyze the spatial and temporal variations of the Shelf-Basin water exchange in Prydz Bay in this study, investigating its influence to the thermohaline balance on the shelf. On this basis, we will use the meteorological data to explore its response to atmospheric forcing under the influence of sea ice. The study will improve the observation data shortage in Prydz Bay, exploring the water exchange process in winter and its seasonal change. This study is expected to explain the sea ice’s role in the Shelf-Basin water exchange responding to the atmospheric forcing, supporting further study on whether Prydz Bay is an Antarctic Bottom Water production region.

作为南极沿岸的第三大海湾，普里兹湾是否有南极底层水生成，一直是该区域亟待解决的核心科学问题之一。对于普里兹湾陆架-海盆水交换的研究将为这一问题提供新的突破点，并加深对于陆架海洋过程的认识。本研究将利用现有夏季大洋调查数据以及全年的海豹CTD数据和潜标数据，综合分析普里兹湾陆架-海盆水交换的空间分布和时间变化特征，研究其对于陆架热盐平衡的影响。在此基础上，结合气象资料综合分析，探求在海冰影响下水交换过程对于大气强迫的响应。该研究将突破以往普里兹湾实测数据局限于夏季的困境，阐明普里兹湾水交换的冬季过程和季节变化规律，认识海冰在陆架-海盆水交换对于大气强迫响应的过程中所起的作用，进一步推动普里兹湾南极底层水生成问题的最终解决。

在普里兹湾邻近的达恩利角被确认为南极底层水的源地后，普里兹湾的陆架水能否贡献于南极底层水一直是一个关键的科学问题，对于普里兹湾陆架-海盆水交换的研究将为解决这一问题提供支持，并进一步加深对于南极陆架海洋过程的理解与认识。通过对普里兹湾区域大洋调查数据、潜标数据及海豹CTD数据等观测数据的分析，结合EAR-interim数据和AMSR-E/AMSR-2海冰密集度数据，对普里兹湾陆架-海盆水交换的空间分布和时间变化特征及其对大气强迫的响应进行了综合分析，并讨论了其对于陆架热盐平衡的影响。由于潜标资料的采用，我们对于普里兹湾冬季陆架-海盆水交换过程有了新的认识。. 研究结果表明，普里兹湾底层在夏季和冬季均存在盐度大于34.6的高盐陆架水，主要位于埃默里海盆的中部和北部。然而，普里兹湾北部陆坡仍然没有高密度陆架水溢流下沉到湾外海盆底部的直接证据。夏季普里兹湾沿岸冰下海洋上层存在明显的增暖过程，在0-20m最明显，最深可达50m。该增暖过程是由开阔水域太阳辐射产生的暖水经过平流进入冰下引起的，增暖过程较快，可以达到0.2℃每小时，而进入冰下海洋的热量主要贡献于上层海冰的融化。普里兹湾陆架存在绕极深层水（Circumpolar Deep Water，CDW）入侵现象，夏季的CDW入侵主要发生在湾口的普里兹湾水道处并对陆架水具有增盐作用，其发生与海表面风场的风向有显著关联。而冬季由于海冰覆盖，海表面风无法作直接作用于海洋，CDW不会从普里兹湾水道处进入陆架，而是通过东侧的四女士浅滩随海流进入陆架。2018年6-8月，在埃默里海盆东侧观测到了自200m至400m的暖水现象，该暖水盐度相对较低，与CDW入侵通常的高盐信号不符，目前对于该暖水的来源及机制并没有完全了解清楚，但其本身高温低盐的性质可能会阻碍DSW的生成，其带来的热量可能有助于感热冰间湖的生成，更多结论有待进一步的研究。