太平洋北赤道逆流源区环流三维结构及多尺度变异

The North Equatorial Countercurrent (NECC) in the Pacific Ocean plays an important role in the spatial pattern of sea surface temperature and sea level gradients, its structure and multi-scale variabilities are very important in the occurrence and development of ENSO. Most existing studies focus on the NECC in eastern Pacific, and little is done for the western Pacific due to the sparse observations there. This project will investigate the 3D structure and multi-scale variabilities of the NECC in western Pacific Ocean based on observational data. These data include Argo profiling float data, hydrographic data collected in the past 8 years and three PIESs and one mooring observations during 2014 to 2016. The intra-seasonal to inter-annual variability and dynamics will be investigated for the NECC in its source area, and the impact of strong El Nino event on the intra-seasonal variability will be discussed. On the inter-annual time scale, this project will investigate the influence of two types of El Niños on the inter-annual variation of the NECC, and the dynamics will be investigated by a 1.5-layer reduced gravity model. The result will be valuable for the improvement of climatic modelling and ENSO forecasts.

太平洋北赤道逆流(NECC)对东-西太平洋的海表温度及海面高度梯度分布具有重要影响，其三维结构和多尺度变异对西太平洋暖池及厄尔尼诺的发生、发展具有重要作用。受到观测资料限制，以往研究大多关注太平洋140°E以东的NECC，而对140°E以西NECC源区环流的结构及其变异研究很少。本项目基于Argo剖面浮标资料、近八年来在130°E断面获取的跨NECC的水文资料和2014-2016年间三个压力逆式回声仪（PIES）连续观测和潜标观测，研究NECC源区环流的季节内至年际尺度变异特征与机理。主要探讨强厄尔尼诺事件对源区NECC季节内变异的影响，揭示不同类型厄尔尼诺事件对NECC源区环流年际变异的影响及其动力机制，其成果对气候模式改进及ENSO预测具有重要参考价值。

太平洋北赤道逆流（NECC）是赤道流系的一支重要海流，对ENSO发生发展起重要作用。本项目综合利用现场观测、数值模式实验和理论分析，揭示了两种类型的El Nino均对NECC产生显著影响，且东部型（EP）会引起中东太平洋NECC增强并南移，而中部型（CP）对中西太平洋NECC产生影响，完善了前人所认为的EP事件对NECC的流轴流量影响较强而CP事件对其几乎没有影响的片面认识；同时，项目基于西太航次数据首次从观测角度揭示了CP占主的2015/16超强厄尔尼诺事件对西太平洋海洋环流变异影响与EP型的1997/98事件相当，由于厄尔尼诺发生时，NECC源区海域垂向剪切增强同时层结减弱，导致该区域环流斜压不稳定为涡动能（EKE）提供能量来源。这一结果打破了低纬度海洋EKE的能量来源主要是正压不稳定的传统认知，完善了我们对厄尔尼诺现象的多样性及其对太平洋海洋环流的影响的认识。.此外，依据项目在NECC源区获取的上500m湍流观测数据，发现了存在于赤道西太平洋温跃层，由于拉尼娜期间增强的新几内亚沿岸潜流和哈目黑拉暖涡引起的温跃层跨赤道输运携带了南半球的反气旋式位涡水体到达NECC区域，在NECC强地转剪切和侧向密度梯度共同作用下，产生对称不稳定(SI)机制诱发的大尺度环流能量耗散并驱动湍流混合的现象。该发现揭示了赤道温跃层存在的一种大尺度环流能量耗散的新路径，且将ENSO不同状态下NECC源区海洋环流的大尺度变异与中尺度涡旋、亚中尺度过程和小尺度湍流混合的能量级串有机联系起来，对于理解赤道海域能量收支、气候变化，提升模式模拟精度具有重要意义。