南海环流中的涡致输运及其在环流季节转换中的作用

本项目拟采用包含历史和补充性MVP、CTD、ADCP航次观测和卫星遥感资料，同时利用POM/ROMS海洋环流模式模拟和同化方法对南海的关键断面涡致输运进行量化评估，为南海环流数值模拟参数化方案提供可靠依据；探讨南海北部涡致输运对跨陆架物质搬运的作用，为南海北部陆架区物质交换过程研究奠定动力学基础；同时，分析南海环流季节转换过程中的涡致质量输运、热量输运、涡度通量和机械能正压－斜压转换过程，从而进一步阐明南海环流瞬变与季节调整转换的能量学机制。要达到上述目标，本项目的关键切入点为：抓住关键海域（北部陆架）和关键过程（环流的季节转换），评估涡致质量和热量输送对南海海洋环流的影响，力求修正前人因主要关注南海平均环流而导致的对南海环流瞬变特征认识的偏差。

本项目重点关注南海涡致输运特征、变异机制及其在环流季节转换中的作用。项目建立了南海区域涡分辨率数值同化模型。采用三维变分同化系统对南海区域环流模型结果进行了改善，并比较了四种基于最优插值的海表温度同化方法应用于南海POM区域模式改进中的有效性。在此基础上，通过对水文、卫星、同化资料的收集与对比，开展诊断计算和动力分析，项目研究了南海北部的跨陆架交换过程,揭示了南海陆坡流和陆架环流之间的相互作用机制和北部跨陆架冬季逆风流的动力机制，明确了南海北部的上升流和珠江冲淡水的结构以及它们与陆架环流的相互作用。进一步，利用数理统计、参数化方法和涡流能量交换诊断，项目揭示了南海中尺度涡引起的热盐输运特征，量化评估了南海内区不同海域涡致输运特征和季节变化，明确了南海涡能量和海平面的季节内变化特征及其动力机制。最后，采用理论模型和数值计算的方法，项目揭示了南海涡致输运的季节变化机制，指出垂向流速剪切、纬度和层结的共同作用，导致南海内区不同海域呈现差异的斜压不稳定性，进而导致涡致输运分布的区域性和季节性。项目还拓展研究了涡致输运过程对生物种群分布的影响，指出涡致输运过程能够将不同海域的微生物输运至南海北部深水区，为生物种群分布的研究奠定了物理基础。