南海北部陆架上升流动力过程的年际变化特征研究

基于ECOM数值模式，通过改进σ坐标系下斜压梯度力计算方案，构建能够刻画南海北部陆架上升流动力过程及其年际变化特征的高分辨率两重嵌套模式，并结合南海北部多年航次观测资料、沿岸台站资料和多源卫星遥感资料的综合分析与同化试验，深入研究南海北部陆架上升流动力过程的年际变化特征及其机制；通过引入合理的上升流指数，采用多种统计分析方法（EOF / SVD、小波分析等），定量研究上升流强度、上升流范围与风场变化之间的相关性，并结合动力诊断分析进一步探讨季风维持与变异对南海北部陆架上升流系统的影响过程与机制，重点关注气候异常年份的陆架上升流动力过程及其对气候变化的响应。以期更深入地认识南海北部陆架上升流系统的演变规律及变异机制。

本课题首先基于斜压改进后的数值模式，结合资料同化技术，建立了高分辨率的南海海洋环境动力模型；通过对南海北部陆架上升流动力过程的数值模拟，并结合航次观测与多源卫星遥感资料的综合分析，初步揭示了南海北部陆架上升流的年际变化特征及其对季风的响应机制。研究结果表明，南海北部陆架上升流有着显著的年际变化特征和对气候变化的良好响应。1997-98年El Niño期间，南海异常增暖，西部沿岸夏季上升流几乎消失，但南海北部沿岸上升流却表现出显著增强的信号；进一步的机制分析表明，受热带印度洋“电容器效应”与海-气相互作用影响，1998年夏季南海及西太平洋海域表现出反气旋大气环流异常，使得南海季风异常呈反对称结构，南海北部海面风场得到增强，而越南沿岸海面风场异常减弱。该研究表明，印度洋对南海海洋环境动力过程演变也有着非常重要的影响，给南海海洋环境动力过程及生态响应研究提出了新的挑战。同时，课题组进一步通过高分辨率的潮-流耦合数值模拟及现场观测研究发现，内潮混合对局地上升流的显著增强及上升流锋面的形成也有着非常重要的贡献。研究结果表明，正压潮与海底地形的非线性作用引起的内潮剪切是引起局地上升流显著增强与强锋面的重要动力因素；同时，由于潮流的不对称性，跨海坎海流的垂向分裂结构是维持强上升流及锋面的最主要动力机制。. 本课题已发表研究论文3篇，其中2篇第一作者《Journal of Geophysical Research》（top期刊）国际SCI论文，国内核心期刊论文1篇，另有1篇SCI论文正在投稿。2012年发表在《Journal of Geophysical Research》的论文得到了美国科学院院士Arnold Gordon教授的高度评价，认为该研究成果对全球海洋营养盐及CO2的输运研究具有重要的价值。另外，在本课题的资助下，课题负责人多次参加了AOGS、EGU等知名的国际会议，并在大会做学术报告；同时，课题负责人应邀于2013年9月至2014年3月在美国NOAA开展合作研究。. 此外，在国家自然科学基金委的大力支持下，课题负责人作为首席科学家组织实施了“2013年度南海西部综合科学考察共享航次”计划，并对南海西部上升流等关键海域的现场加密观测进行了有益的尝试，积累了一定的观测经验与资料，为今后进一步深入探讨南海中尺度过程的精细结构及次中尺度动力过程奠定了观测基础。