源地黑潮和棉兰老流季节内变化的相互关系研究

Kuroshio and Mindanao Current (MC) are two important western boundary currents. The relationship between them is a key in the meridional redistribution of water mass and energy in the tropical western Pacific Ocean, and thus plays an essential role in the global ocean and climate system. Previous studies suggest that both the Kuroshio and MC feature significant intraseasonal variabilities (ISVs) and close intraseasonal link (ISL). However, the underlying mechanisms for ISVs of the two boundary currents and their ISL remain unclear yet. The present proposal will carry out a combination of observation analysis, eddying model diagnosis and idealized numerical simulations using a 2.5-layer reduced gravity model, focusing on two-fold issues: 1) characterizing the ISL between Kuroshio and MC; 2) physical mechanisms of the Kuroshio/MC ISVs and the ISL between them, in particular the role of mesoscale eddies and coastal Kelvin waves. This program contributes to understanding the redistribution of Pacific tropical water between tropical and subtropical oceans on the intraseasonal time scale, and is of much scientific importance for further study of variabilities of tropical western Pacific boundary currents.

黑潮和棉兰老流是两支重要的西边界流，其相互关系是热带西太平洋物质能量经向分配的关键，因而在全球海洋和气候系统中具有非常重要的作用。现有研究表明，源地黑潮和棉兰老流均存在显著的季节内变化且相互间密切联系。但是，这两支边界流季节内变化及其相互关系的动力学机制目前仍不清楚。本项目拟通过观测资料分析、涡分辨率模式资料诊断和基于2.5层约化重力模式的理想化数值试验，研究以下两方面内容：1）源地黑潮和棉兰老流季节内变化及其相互关系的基本特征；2）源地黑潮和棉兰老流季节内变化及其联系的物理机制，尤其是沿岸Kelvin波和中尺度涡的作用。本项目有助于理解季节内时间尺度上太平洋热带水在热带和副热带海洋的分配关系，对深入研究太平洋西边界流变化规律具有重要科学意义。

黑潮和棉兰老流是全球海洋环流系统中非常重要的两支西边界流，其相互关系是热带西太平洋物质能量经向分配的关键，在全球海洋和气候系统中具有非常重要的作用。源地黑潮和棉兰老流均存在显著的季节内变化且相互间密切联系。但是，这两支边界流季节内变化及其相互关系的动力学机制长期以来不清楚。本项目以上述科学问题为核心展开了一系列研究，取得了如下重要研究结果。1）充分利用多源海洋观测数据（西边界流区多套潜标观测数据、卫星高度计和海表面温度数据、Argo剖面观测数据）和高分辨率海洋环流模式数据（0.1°）阐明了菲律宾海近岸海域海洋的季节内变化的时间和空间分布特征，揭示了海表面高度和海流的季节内变化时空特征的差异，发现SLA的季节内变化表现出自沿岸北菲律宾海向南菲律宾海和太平洋内区递减的空间特征，而涡动能则表现出向南的增强趋势，其中最大值位于6 N附近，SLA和涡动能的季节内变化周期均随着纬度而增加且关于赤道对称。2）揭示了菲律宾海西边界流区域海洋季节内变化的物理机制，发现动力不稳地导致的西传中尺度涡旋和季节内Rossby波动是菲律宾海海季节内变化的主要来源，很好地解释了所观测到的季节内变化时空特征。将菲律宾海西边界流区域季节内变化与整个热带印太气候系统的大背景联系起来，量化了大气季节内振荡（MJO）在菲律宾海西边界流区域海洋季节内变化的具体贡献。3）揭示了菲律宾海域平均流（棉兰老流和源地黑潮）的年际变化特征、物理机制及其对中尺度过程（中尺度涡旋和季节内波动）和热带气候系统（西太暖池和ENSO）的影响，进而对平均流自身季节内变化的影响，以及菲律宾海西边界流上游（北赤道流）和下游（印尼贯穿流）的低频变化特征和物理机制等。上述研究成果阐明了以源地黑潮和棉兰老流为核心的菲律宾海季节内变化特征和机制，建立了该海域季节内变化时空结构的基本理论框架，推进了对太平洋西边界流系的动力学及其气候效应的认识。