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JOL论文推荐|利用国产水下滑翔机监测黑潮流套脱落的反气旋涡

编辑 :刘增宏    时间 :2019-09-03 14:42:00    访问次数 :
    黑潮,又称为“日本暖流”,源于北赤道流,从南向北流经我国台湾岛东侧、琉球群岛西侧、日本群岛东南岸,是全球第二大暖流,具有高温、高盐、高流速、水色深、透明度大的特点,对流经区域的气候及生物地化循环产生显著影响。  
    高温高盐的黑潮水流经吕宋海峡时进入南海,对整个南海的环流、热盐传输和水体性质产生影响。黑潮入侵南海一直是学者们关注的焦点,根据前人的研究观点,入侵方式主要有:黑潮分支、反气旋流套、从流套脱落的反气旋涡和气旋式环流。针对反气旋涡的研究,过去主要依靠卫星遥感、偶然捕获涡旋的浮潜标以及比较稀疏的船只断面调查资料,缺乏涡旋内部高分辨率采样资料,这极大地限制了我们对涡旋垂向结构的认识,特别是从黑潮流套脱落的反气旋涡。
    国产水下滑翔机的成功研制很好地弥补了对中尺度涡旋开展高分辨率采样的不足,科学家们可以根据涡旋的空间形态,通过合理规划水下滑翔机航线,获取涡旋的垂向结构。
    自然资源部第二海洋研究所刘增宏高级工程师等利用3台海翼号水下滑翔机于2015年4-6月在南海北部海区获取的高分辨率温盐剖面数据(图1),结合卫星高度计、Argo浮标和船载CTD等资料,对黑潮流套脱落的一个反气旋涡(图2)内的温盐结构进行了分析。结果显示,该反气旋涡内明显存在一个高温异常和一个高盐异常。高温异常最深可达到水下500m,温度最大值出现在水下100m,比EN4.2.1气候平均值高3.9°C;高盐异常可达到水下200m,盐度最大值比气候平均值高0.58(图3)。通过与邻近Argo浮标和船载CTD观测资料的对比分析,佐证了该反气旋涡内的高温高盐水源于黑潮。
 
1  2015228日南海北部海面高度异常分布
彩色曲线代表3台海翼号水下滑翔机航线,+号表示布放位置;灰色点表示历史Argo浮标剖面位置;黑色曲线分别表示200、500、1000、2000和3000 m等深线
 
2  2015228-531日南海北部海面高度异常
AE:反气旋涡;彩色曲线代表不同水下滑翔机航线,+号表示滑翔机布放位置
 
3  1000J003号水下滑翔机观测的温盐度垂向断面
彩色阴影表示温、盐度异常;b中黑色曲线表示位势密度等值线
 
    该文是国产水下滑翔机在中尺度涡监测和研究方面的一个应用示范。水下滑翔机虽然与自动剖面浮标工作原理相似,但两者各有观测优势,自动剖面浮标适用于大范围布网,而水下滑翔机更适用于对中小尺度涡旋和锋面等进行高分辨率观测,如果两者能进行联合组网观测,将发挥更大的作用。

Liu Zenghong, CHEN Xingrong, YU Jiancheng, XU Dongfeng, SUN Chaohui. 2019. Kuroshio intrusion into the South China Sea with an anticyclonic eddy: evidence from underwater glider observation. 《Journal of Oceanology and Limnology》, 37(5). 1469-1480.