北太平洋副热带模态水形成区混合层热动力过程诊断分析

北太平洋副热带模态水形成区混合层热动力过程诊断分析
北太平洋副热带模态水形成区混合层热动力过程诊断分析潘爱军1,2, 万小芳1, 刘秦玉2
【摘要】摘要:利用NCEP海洋数据和COADS海气通量资料, 通过诊断分析, 揭示了海表热力强迫、垂直夹卷、埃克曼平流和地转平流效应在北太平洋副热带模态水形成过程中的贡献。

研究表明, 在北太平洋副热带3个模态水形成海域冬季混合层降温过程中, 海表热力强迫和垂直夹卷效应是主导因素, 二者的相对贡献分别约为67%和19%(西部模态水)、53%和21%(中部模态水)、65%和30%(东部模态水); 并且在东部模态水形成海域, 埃克曼平流和地转平流皆是暖平流效应, 而在西部和中部模态水形成海域, 仅有地转平流是暖平流效应。

进一步的分析表明, 海洋平流(地转平流、埃克曼平流)对北太平洋副热带模态水形成海域秋、冬季混合层温度的年际、年代际异常有显著影响,在西部模态水形成海域, 海表热力强迫(62%)和地转平流(32%)是导致混合层温度年际、年代际变化的主要因子;在中部模态水形成海域, 混合层温度的年际、年代际变化是埃克曼平流(32%)、地转平流(30%)和海表热力强迫(25%)共同作用的结果; 相对而言, 东部模态水形成海域混合层温度的年际、年代际异常主要受海表热力强迫(67%)控制。

【期刊名称】热带海洋学报
【年(卷),期】2011(030)005
【总页数】11
【关键词】关键词:北太平洋; 副热带模态水; 混合层; 海表热力强迫; 海洋平流; 垂直夹卷
世界大洋中的模态水可分为两类: 副热带模态水和副极地模态水[1]。

在北太平洋副热带环流圈中存在3个模态水: 西部模态水(STMW)、中部模态水(CMW)和东部模态水(ESMW)。

作为在温跃层中出现的温度、盐度、位势涡度垂直较均一的一类特殊类型的水体, 模态水与海洋环流存在显著的相互作用。

Suga等[2]的研究表明黑潮环流变异显著影响了西部模态水的迁移路径。

Kubokawa[3]从理论上证明了模态水在副
热带逆流形成中的贡献。

此外, 副热带模态水还可以通过经向反转环流, 将中高纬度海洋-大气相互作用的异常信号传递到赤道海区[4-5]。

近期研究表明, 太平洋副热带与热带之间的经圈环流在20世纪70年代以后变慢, 使得赤道太平洋的SST升高了0.8℃[6]。

因此, 研究太平洋副热带模态水的时空分布特征和形成机制不仅对研究海洋环流有重要意义, 也是研究全球气候变化研究的基础。

北太平洋副热带模态水是在副热带环流背景条件下混合层季节变化的产物, 它的形成是一个复杂的物理过程。

前人曾提出海洋表层通风区是模态水形成的源区, 如果该观点是正确的, 温跃层通风区都作为模态水的源区; 实际上这种理想假设并不都成立, 在温跃层通风区的某些位置并没有形成模态水。

以往的研究表明, 在模态水中仅仅体现了冬季深对流过程所形成的晚冬水体特性, 这个谜维持了很长一段时间, 直到Stommel[7]提出了一种可以接受的解释: “施托梅尔幽灵”(Stommel Demon)。

他认为冬季海洋表层大量热损失, 风应力搅拌混合而引发的冬季深对流在不同的背景层结下使混合层。