近日，卫星海洋环境动力学国家重点实验室近海动力与生态环境方向周锋研究员团队叶瑞杰助理研究员及合作者在国际高影响力的美国地球物理学会旗下著名期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上发表了题为“Energetic Bottom Current at the Equatorial Gap of the Ninety East Ridge in the Indian Ocean Based on Mooring Data”的研究成果。论文基于JAMES项目获取的底层锚系潜标长时间连续观测数据，揭示了印度洋东经90度海岭赤道缺口位置底层流的时间变异特征，并深入探究了该底层流季节内时间变异与上层海洋动力过程之间的联系。合作者包括国重室周锋研究员（通讯作者）、马晓助理研究员、周蓓峰高级工程师、曾定勇工程师、孟启承副研究员、蔺飞龙助理研究员、徐鸣泉助理研究员以及自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室刘诚刚副研究员、李宏亮研究员、寿鹿正高级工程师。
海洋大尺度翻转环流对全球海洋物质能量输送、碳循环以及气候调节具有十分重要的作用。海洋深层流动是海洋大尺度翻转环流深层分支的重要组成部分，是研究海洋大尺度翻转环流调整全球气候的关键环节。但是，受观测技术和成本的限制，海洋深层的现场观测数据十分稀缺，尤其是复杂地形近底层区域。东经90度海岭位于东印度洋海域，将东印度洋分隔成中印度洋海盆和西澳大利亚海盆，两个海盆通过东经90度海岭的几个主要缺口进行深层水体的交换（图 1）。目前，有关东经90度海岭缺口深层流的研究大多基于短时间的现场观测和模式诊断，无法真实反映东经90度海岭缺口底层流的时间变异特征，导致以往的水体交换流量估算结果存在很大的不确定性。通过长时间连续观测，可以有效获取底层流的时间变异特征。该研究为进一步研究中印度洋海盆和西澳大利亚海盆深层水体交换以及东印度洋翻转环流的时空结构提供了观测依据。
本研究基于印度洋东经90度海岭赤道缺口处底层锚系观测资料，发现该位置存在一支强劲的向西的底层流动，该底层流拥有显著的季节内时间变异（~33天），且季节内时间变异在夏季和冬季有明显的增强。受季风影响，东印度洋赤道海域上层海洋存在丰富的季节内振荡信号。本研究基于海表面高度数据，发现东经90度海岭赤道缺口处底层流的季节内时间变异与上层海洋动力过程具有密切的联系（图 2）。受海洋表面风强迫，东印度洋赤道海域上层海洋开尔文波产生并向东传播，并在东边界反射生成西传的罗斯贝波。本研究基于哥白尼海洋环境观测服务中心的模式数据，揭示了东印度洋东边界生成的西传罗斯贝波能够将上层海洋季节内振荡信号传播至海洋深层，从而引起东经90度海岭赤道缺口处底层流季节内振荡信号的增强（图 3）。
图2. 印度洋东经90度海岭赤道缺口底层纬向流速与海表面高度之间的相关。
图3. 赤道断面纬向流季节内振荡信号与东传开尔文波（蓝色实线）和东边界反射的西传罗斯贝波（黑色虚线）能量射线传播路径。该研究是国家重大专项-自然资源部“全球变化与海气相互作用二期”的重要研究成果之一。在该专项的支持下，自然资源部第二海洋研究所牵头发起了“孟加拉湾和赤道东印度洋联合海洋与生态研究计划”（Joint Advanced Marine and Ecological Studies，简称JAMES），合作单位包括国家海洋环境预报中心、国家海洋技术中心等国内业务与研发机构，以及来自斯里兰卡、缅甸和泰国等国家的大学或部委机构。本专项旨在研究赤道东印度洋和孟加拉湾海域的生态环境特征及其对季风、气候以及人类活动的响应规律，与海上丝路沿线国家共同落实一带一路愿景和海洋命运共同体建设。
论文引用
Ye, R., Zhou, F., Ma, X., Zhou, B., Zeng, D., Liu, C., Meng, Q., Lin, F., Xu, M., Li, H., & Shou, L. (2023). Energetic Bottom Current at the Equatorial Gap of the Ninety East Ridge in the Indian Ocean Based on Mooring Data. Journal of Geophysical Research: Oceans, 128(3), e2022JC018974. https://doi.org/10.1029/2022JC018974
图片：自然资源部第二海洋研究所供图
制作：余立红
审核：田小明
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