棉兰老流和新几内亚沿岸流在苏拉威西海以东环流变异的非线性特征及其动力机制

The Mindanao Current and New Guinean Coastal Current meet at east side of Sulawesi Sea and form a very complicated circulation. The circulation here plays an important role in determining the heat balance between the Pacific warm pool and Indian Ocean, which also have a great impact on the ENSO. Observations show that most ITF water comes from the north Pacific and part of it comes from the south Pacific. But the circulation pattern here is still not clear. This project studies the multiple equilibria and hysteresis process of the two WBCs colliding at a gap by using the nonlinear dynamic theory. It is verified by numerical model. Several physical parameters (such as the transport, lateral viscousity parameter, windstress, meso-scale eddy) are tested to find their impact on the circulation patterns here. Analysed by comparing with the observation data to find the range of this application. This study will help us to understand the specific circulation patterns at the ITF source region, and the dynamics of the circulation variations.It is also provide a theory direction how to study the interaction and variation between the Mindanao Current and New Guinean Coastal Current.

棉兰老流和新几内亚沿岸流在苏拉威西海以东相遇后，形成了复杂的环流结构，此处的环流对西太平洋暖池和ENSO的演变以及印度洋的热量收支有重要影响。观测显示印尼贯穿流大部分的水团来自北太平洋，而只有少部分来自南太平洋，其具体环流形态和动力机制还不清楚。本课题拟采用非线性动力系统的分岔理论来研究对撞西边界流在缺口（海峡）处流态变异及其动力机制。提出双西边界流在缺口处环流存在多平衡态和迟滞变异的理论框架，利用数值模式加以验证，进而研究各物理参数（流量，侧摩擦系数，风应力，中尺度涡旋等）对环流形态的影响，最后与观测资料进行对比分析，验证该理论的适用性范围。通过本研究，可以更加深入的理解印尼贯穿流源区西边界流如何相互作用，以及各流态演变的动力机制，为揭示研究棉兰老流和新几内亚沿岸流相互作用和流态演变提供理论指导。

本项目聚焦印尼贯穿流源区，采用非线性动力系统理论和实测数据相结合的方式，研究了棉兰老流与新几内亚沿岸流在苏拉威西还移动相遇后环流结构的形态及其变异规律。从简单模式入手研究环流变异的基础理论，到复杂模式和实测数据的多角度验证，并针对季风和涡旋的开展平衡态对扰动的响应及其机理。本项目已发表9篇学术论文，其中有8篇发表在国际高水平专业杂志上，并培养了3名博士研究生和1名博士后。项目负责人和成员获得2021年中国海洋学会-海洋科学技术奖特等奖。该项目的实施除了具有科研意义，更大的意义在于探索印太交汇区印尼贯穿流源区研究的国际合作和大规模联合航次的运作方式。尤其是在涉及他国海域的研究和观测，迫切需要通过国际合作和签订协议的方式来开展，并且需要扎实的前期合作基础和互信互利的良好氛围。该项目的非线性动力分岔理论研究已经获得国内外同行的认可，并有相关后续研究工作的开展。该项目所获得的印尼海观测数据，也引起了中国科学院、海洋研究所、印尼科学院、美国哥伦比亚大学、Scripps海洋研究所、Woods Hole海洋研究所等多方关注。通过该项目的实施，不仅增加了该海域的科研成果，还扩大了我国在该海区研究的国际影响力，争取到了一系列相关的科研项目，推动了21世纪海上丝绸之路的建设。