南海中尺度涡旋物质输运机制

Mesoscale oceanic eddies play a significant role in energy and water mass transports as well as biogeochemical processes. It has been shown in the recent studies that global eddy induced zonal mass transport is comparable in magnitude to wind- and thermohaline-driven circulation. However, the material transport induced by eddies in South China Sea has not been well investigated, the interaction between mesoscale eddies and slope, shelf is still in an exploratory stage. This proposal will base on observations, reanalysis data and numerical simulation to analyze detail processes of eddy-driving material transport and calculate eddy transport volume accurately, as well as reveal the eddy transport mechanisms. This proposed project can help us to build a full image of eddy transport and ocean dynamic processes, provide the important scientific and practical significance.

海洋中尺度涡在动量、能量、水体的输运以及生物地球化学过程中都发挥着重要作用，最新研究表明，全球中尺度涡导致的纬向水体输运的量级与经典大尺度风生环流以及热盐环流的量级相当。然而，有关南海中尺度涡旋导致的物质输运的研究依然匮乏，中尺度涡旋与陆坡、陆架的相互作用仍处于探索阶段。本项目拟结合观测数据、再分析资料和数值模拟，分析南海中尺度涡物质输运的详细过程，精确估算中尺度涡导致的物质输运的量值，并解释中尺度涡物质输运的动力机制和耗散机制。通过项目的实施，建立南海中尺度涡物质输运与海洋动力过程之间的联系，具有重要的科学和实际意义。

项目申请人使用卫星观测数据和基于区域海洋环流模式（ROMS）数值模拟手段，进行南海涡旋探测，发现南海存在一定比例的异常涡旋，即暖核气旋涡和冷核反气旋涡，涡旋的三维结构以碗状为主。在涡旋导致的示踪粒子输运过程中，冷涡中的粒子容易聚集于涡旋边缘，而在反气旋涡中则更容易被保守在涡旋内部。从涡旋的产生到最终消亡的整个过程中，反气旋涡内的粒子数更多，此外，统计发现，反气旋涡具有更长的平均寿命，并且移动速度也略大于气旋涡，因此反气旋涡比气旋涡具有更好的物质输运能力。中尺度涡旋距离陆架区域的远近对跨陆坡输运有影响。对于同一个涡旋，在距离陆坡较近时，引起的跨陆坡输运明显增大，而在距离较远时，则相反。