南信大海洋科学学院博士毕业生提出热量向深海输送的新机制

发稿时间:2024-09-07浏览次数:10

海洋科学学院近期毕业的博士生陆晓婕博士,通过分析台风过程记录的海洋水温变化的锚系资料发现:海表热量经过台风过程被传输到400米以深的大洋内部,这与通常人们认为的台风加强海洋上混合层混合导致海表热量向海洋内部传输的深度(50-100米)加深几百米,这一研究的发现对于全球变暖情况下海洋热存储能力的研究有重要意义。该成果发表在国际著名期刊海洋《Journal of Geophysical Research: Oceans》。陆晓婕博士为该论文的第一作者,其博士论文指导导师董昌明教授为通讯作者。

 

该研究是利用十几年前中国科学院院士陈大可教授主持的973项目布设的长期锚系资料开展的研究工作。该套锚系浮标成功地在强台风情况下生存,记录了宝贵的台风如何影响海洋内部变化的资料。利用这套资料,海洋学家已经发表了一系列的研究成果,加深人们对台风如何影响海洋过程的认识。陆晓婕博士在其攻读博士期间,对这套资料产生了浓厚的兴趣,在导师董昌明教授的指导下,从不同角度再次深入挖掘这套十多年前的资料里面蕴含的奥秘。通过研究发现,三个潜标资料中有两个(S2S3)在台风影响下,在300-400米深,海水温度异常增温,而另外一个潜标(S1)的资料中没有记录这样的现象。通过对比卫星遥感资料,发现S2S3处于海洋反气旋涡旋中,而S1处于海洋气旋涡中。资料分析可以看到,反气旋涡可以增强台风引发的近惯性波动的向下传播,伴随近惯性运动的水平速度的垂向剪切加强,从而增加垂向混合,促使更多热量向深海传输。而气旋涡则起着相反的作用。因此研究得到这样的结论:海洋中尺度涡旋可以调制台风诱发的近惯性运动,从而影响热量从海面向深海输运。尽管这一研究结论是基于单个台风的资料,然而因为海洋中尺度涡旋在海洋中无处不在,这一研究对于全球变暖情况下海洋如何储存热量、如何作为气候变化的调节器和稳定器的研究具有重要的启示作用。同时这一初步的研究涉及到台风、中尺度涡旋、近惯性运动、湍流混合等多尺度过程的相互作用,是海洋动力学多尺度运动相互作用系统的重要组成部分,因此具有一定理论价值。

 

这一研究工作的合作者有来自自然资源部第二海洋研究所的杨劲松和张翰研究员、法国科学研究中心LEGI实验室Sommeria教授、中科院海洋研究所徐振华研究员、无锡学院Kenny博士以及团队其他老师和同学。这一研究是董昌明教授团队在其长期耕耘的海洋中尺度涡旋研究方向的一次新的探索,也是和兄弟单位合作的又一成果。

 

文章发表:Lu, X., Dong, C., Zhang, H., Lim Kam Sian, K. T. C., Yang, J., Xu, Z., et al. (2024). Observational analysis of vertical heat flux caused by typhoon‐induced near‐ inertial waves under the modulation of mesoscale eddies. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2024JC021053. https://doi.org/10.1029/2024JC021053 

 

(陆晓婕、张秦榴供稿)