【科研进展】副热带西北太平洋中尺度涡旋个例观测研究取得新进展
海洋涡旋是准地转平衡或梯度风平衡的一种旋涡，它们寿命较长，大部分水平尺度约为10-100 km，可以有效输送多种示踪剂。在不同大小的涡旋中，前人已使用基于高度计的涡旋识别和跟踪标准对典型水平尺度为~100 km的中尺度涡旋进行了广泛研究。根据卫星测高观测资料对涡旋活动的统计描述，中尺度涡旋在亚热带西北太平洋（NWP）特别活跃。该区域以前的研究表明中尺度涡旋对于调节背景流非常重要，比如可能会影响海水的大规模运输和再分配、甚至跨越等密度面的混合等。但以前关于NWP中尺度涡旋的大多数工作都着重于涡动能变异性，对于特定涡旋生长过程中的演变及相关变化的研究较为少见。此外，涡的结构在探索涡动力学和评价涡对水体的输运过程中具有重要意义，而借助卫星高度计的研究主要集中在中尺度涡旋的表面特征方面，其海底涡结构仍不为人所知。并且，中尺度涡旋会引起局地温盐异常，这种异常对区域海洋动力学具有重要潜在影响，甚至可能通过海洋环流影响远洋。因此，对于中尺度涡旋结构及其演变过程的研究具有重要意义。
基于高分辨率的Argo浮标资料和卫星遥感资料，学院物理海洋团队成员及其合作者对副热带西北太平洋反气旋型中尺度涡旋个例进行了系统的三维结构研究。该涡旋发源于黑潮延伸体附近并以8.9 cm/s的速度向西传播。研究结果表明，在涡旋的成长阶段T1和成熟阶段T2中，涡旋自身发生了显著变化。在T1 (T2) 阶段，合成涡旋中心处的最大温度和盐度异常分别为1.7 (1.9) °C和0.04 (0.07) PSU。合成的温度异常在整个深度均为正值, 而合成的盐度异常则呈现出三明治结构（图1），可见在涡旋的成长过程中其对中层海洋的影响变得更加显著。 涡旋在上层非线性很强，可以造成0.17 Sv的体积输运以及3.6×1011 W、-2.1×103 kg s-1的热盐异常输运。涡旋的迁移深度从400 m加深到580 m，意味着有更多水体和热盐在更深层次可以被涡旋输运。能量收支分析表明涡旋在向西传播的过程中其势能和动能显著增加，且斜压不稳定作用是涡旋成长的主要能量来源及机制。涡旋传播过程中被输运的Argo浮标个数变化还表明涡旋迁移过程中存在显著的水体对流交换过程。
上述成果发表在2020年《Acta Oceanologica Sinica》期刊第39卷第7期。广东海洋大学李成博士为通讯作者，西北工业大学汪洋博士为第一作者。
图1 （a）成长阶段T1至（b）成熟阶段T2合成中尺度涡在50、250、450、600、750和900 dbar 的盐度异常场（单位为PSU）。其中等值线间隔为0.008 PSU。
论文链接：
Wang Yang, Li Cheng*, Liu Qingyu. 2020. Observation of an anti-cyclonic mesoscale eddy in the subtropical northwestern Pacific Ocean from altimetry and Argo profiling floats. Acta Oceanologica Sinica, 39(7): 79–90, doi: 10.1007/s13131-020-1596-y.