南海西部季节性涡旋对大尺度气候变化的响应

The energy conversion and transfer are very active between wind jet, strong western boundary current and frequently observed mesoscale eddies in the Western South China Sea (WSCS). Aside from the eddy dipole, there is an anticyclonic mesoscale eddy shows up every spring in this area. The formation, dissipation, and evolution features of these eddies that shown up annually were ten to be influenced by large-scale climate change. Regional oceanic response to large-scale climate change is of scientific interest and societal importance to the regional community. So far, the relationship between regional mesoscale eddies and large-scale climate change remains unclear. By using composite analysis and diagnostic studies of energy, the dynamic mechanism of the seasonal eddy’s generation and dissipation will be examined in this project. By using different settings in numerical simulation and sensitive test, we will explore the different responses of typical eddies in WSCS to various El Niño-Southern Oscillation (ENSO) events and investigate the physical mechanism behind that. This work will help to reveal the role of eddies in the energy conversion in the WSCS and their responses to large-scale climate change.

南海西部地理位置独特，是季风、边界流和频发涡旋显著的强能量交换区域。在此海域几乎每年都会出现夏季偶极子涡旋和春季暖涡等季节性涡旋。预研表明，这些季节性涡旋的生消演化与大尺度气候变化关系密切。区域海洋对大尺度气候变化的响应是气候变化研究的重要方面，目前我们对区域中尺度涡旋对大尺度气候变化的响应方式与机理还无足够认识。本项目将结合南海西部大量的现场观测资料、卫星遥感资料、数值模拟结果，利用合成分析和能量学诊断的方法，揭示南海西部季节性涡旋的生消演化机制；结合数值模型，通过大尺度气候背景的不同配置和敏感性试验，诊断南海西部涡旋对不同ENSO事件的响应特征、途径和差异。通过本项目的研究，将明确涡旋在南海西部能量交换中所扮演的角色，揭示南海西部海域中尺度涡对大尺度气候变化的响应特征与机理，明确不同类型ENSO事件对南海西部海域中尺度涡影响的异同。

基于1941年以来的现场观测及多源卫星遥感资料，本项目研究了南海西部季节性涡旋生消演化规律、生成机制及其与大尺度气候变化的关联，指出大尺度气候异常通过调制风、边界流等对季节性涡旋的生消、能量、路径等产生重要影响；揭示了南海西部偶极子涡旋和春夏暖涡等季节性固有涡旋的三维结构特征、年际变化、涡-流相互作用及其对不同ENSO事件的响应特征、途径、差异及过程和机理；进一步量化了南海西部季节性涡旋的动力、热力及生态效应。在对西部涡旋的研究基础上，项目进一步研究了南海的固有涡旋，指出它们在夏、冬季沿西边界和17°N断面呈倒“L”型涡列结构，不同的固有涡旋受大尺度气候变化的影响有所不同；揭示了极端ESNO事件对涡动能的跨海盆调制过程。项目还定量分析了中尺度涡致海气相互作用对环流及涡旋场的影响。本项目的研究提高了对南海涡旋固有特征与变异、大气-环流-涡旋耦合过程的认识。项目成果有利于提高对固有涡旋的模拟与预报、评估极端ENSO对中尺度涡旋场的影响等研究。项目开发了应用系统多套，包括涡旋自动识别及可视化系统、南海涡旋多源数据库及分析系统等；发表论文17篇，其中SCI论文14篇。