昼夜温差变化驱动的夜间急流及其混合过程的观测研究

The diurnal jet and its mixing process by diurnal variability of sea surface temperature play an important role in the air-sea gas exchange and the transport of matter and energy in the upper ocean. At present, the understanding of the control mechanism and mixing process of the nocturnal jet is not clear. In this research project, the spatial-temporal variations of the diurnal jet by diurnal variability of sea surface temperature，as well as the trigger mechanism of the shear instability and the intensity and range of turbulence mixing within the diurnal jet will be investigated by using the observatory dataset of Maoming Bohe platform, mooring system and bottom Lander system. A parameterized model of a diurnal jet turbulent mixing will also be established by clarifying relationship between diurnal jet shear, stratification and turbulent energy dissipation rate. To lay the foundation for the in-depth study of the coupling of biogeochemical and physical processes in the upper ocean and low layer atmosphere.

昼夜温差变化驱动的夜间急流及其混合过程在海-气气体交换及上层海洋物质和能量输运过程中发挥着重要作用。目前对于夜间急流的控制机制与混合过程的认识还非常匮乏。本项目将基于茂名博贺海上观测平台、锚系及坐底观测系统的观测数据，深入分析昼夜温差变化驱动的夜间急流时空变化特征，揭示夜间急流剪切不稳定的触发机制，以及由此产生的湍流混合的强度与范围，阐明夜间急流剪切、层化与湍流动能耗散率之间的关系，建立夜间急流混合的参数化模式，为深入开展上层海洋-低层大气生物地球化学与物理过程耦合研究奠定基础。

在南海西北部海域执行了2个航次的现场调查。由观测资料分析可知，南海西北部海表温度存在明显的日变化，温差有0.3℃，触发产生了夜间急流，最大流速为5cm/s。急流剪切产生的海水混合最大湍流动能耗散率比背景场高出1-2个量级，说明夜间急流对近表层海水混合有重要贡献；. 为了刻画以流体为纽带的海洋动力过程及其对物质输运的调控作用，项目利用稳定同位素示踪方法，对黑潮侵入珠江口及比邻海域进行了示踪分析研究。结果表明，入侵南海的黑潮可以影响南海北部上层海洋。珠江口表层水主要受珠江冲淡水控制，而珠江口相邻海域的西部次表层水主要由南海本地水所影响，黑潮入侵的影响仅占10%，但在珠江口相邻海域的东部区域次表层水，黑潮侵入的贡献达到了50%；. 本项研究进一步表明，海洋中普遍存在的地转锋与非地转锋面在物质输运放面存在巨大差异。地转锋所在海域发生了较强的分解作用，但同化作用较弱，产生“呼气”效应。相比之下，在非地转锋中，由于较强的垂直混合，营养物质可以从深层海洋输送至到透光层，引起较强的同化作用和较弱的分解作用，产生“吸气”效应。这两种海洋锋就像海洋生物泵中的“呼气”和“吸气”，将对气候变化产生巨大影响。