菲律宾以东中尺度涡旋变异及其对北赤道流分叉变异的影响

The variation of the North Equatorial Current bifurcation is very import for determining the water mass exchanges and heat distribution of tropical and subtropical gyre. Existing studies about the dynamics of NEC bifurcation have been focused on the seasonal and interannual variability based on sparse observational data in western boundary current region. This project will discuss the effects of meso-scale eddies on the variations of NEC bifurcation,the intraseasonal to interannual variability of the NEC bifurcation especially about the variability of subsurface NEC bifurcation. We will use vertical mode decomposition method based on high resolution, qusi-synchroniaed 10-years ARGO observational data, which is advantangeous to earlier studies because of low vertical resolution of models adopted by those studies. The variabilty of subsurface NEC bifurcation will be specially emphasized in this study. The intraseasonal variation of NEC bifurcation will be discussed for the first time in this project, meanwhile the dynamics and effects of meso-scale eddies and coastal currents driven by intraseasoanl meridional wind stress on the bifurcation will also be investigated. The physical processes and mechanisms of intraseasonal to seasonal variability of NEC bifurcation will be discovered by this project, which will provide scientific basis for understanding the western pacific ocean ciruclation and climate change study.

太平洋北赤道流（NEC）分叉位置的变化直接决定着热带与副热带的热量和水体交换，是十分重要的研究课题。以往研究主要关注了风场强迫对于NEC表层分叉季节至年际变异变异的影响机制。本项目基于卫星高度计资料、ARGO计划近10年高分辨率、准同步观测资料等，采用垂直模分解和统计相关分析等方法，揭示NEC分叉区域中尺度涡旋变异对NEC分叉变异的影响，着重讨论NEC次表层分叉位置在季节内到年际尺度上的变异特征及其动力机制。客服了以往研究中垂直分辨率较低和缺乏对次表层分叉认识等问题。本项目创新性在于首次研究NEC分叉位置的季节内变异，并探讨中尺度涡旋、季节内经向风场驱动的沿岸流等物理过程对NEC分叉的影响机制问题。通过本项目研究，将揭示中尺度涡旋变异对NEC分叉位置的季节内至年际变异过程的影响机理，为西太平洋环流和气候研究提科学依据。

本项目利用卫星高度计资料和Argo剖面浮标资料揭示了菲律宾以东中尺度涡旋的三维结构及其统计特征。研究发现，该区域中尺度涡旋水平尺度在100-500km，垂向深度可达2000m，对该区域水团及北赤道流（NEC）路径产生显著影响。我们利用一层半准地转模式模拟了理想情况下高斯型气旋式和反气旋式涡旋对NEC分叉位置变异的影响。结果显示气旋式涡旋会使得NEC分叉北移而反气旋式涡旋使其南移。进一步利用MITgcm模式再现了卫星高度计资料和Argo剖面浮标观测到的2004年7-10月期间北赤道流分叉附近气旋式中尺度涡旋的演变过程，也证实了一层半准地转模式的结果。上述研究表明，中尺度涡旋的变异可对NEC路径及其经向水体输运产生重要影响。我们利用长时序的历史资料进一步分析了NEC分叉位置附近经向输运的结构及变异规律。结果显示经向地转输运在NEC分叉南、北两侧与Sverdrup输运的差异存在一个正极大值（18N附近）和一个负极大值（8N附近），表明该区域环流存在较强的非线性。也证实了NEC分叉附近，中尺度涡旋活动对该区域非线性环流起着较大作用。该研究表明，基于线性涡度假设的Sverdrup理论不能描述该区域的环流，由于该海域处于西太平洋暖池也是ENSO的发源地，在气候模式中使用的较粗分辨率的海洋模式不能刻画该区域的经向输运，从而存在较大误差。项目针对NECBL年际变异在两类ENSO事件中的特征进行了分析，提出了中部型和东部型ENSO在NECBL附近海域迥异的分布模态产生的艾克曼抽吸及罗斯贝波造成了NECBL年际变异的差异。