苏拉威西海及其邻近海域多尺度海洋环流变化机制研究

Circulation variability in the Sulawesi Sea is one of the key factors to determine the dynamic progresses in the upstream area of the Indonesian Throughflow. With a mixture use of satellite altimeter data, Argo profiling float data, high-resolution ocean model products, and other available in-situ measurements, this project proposes to explore the variations in the Sulawesi Sea from timescales from intra-seasonal to interdecadal. Special emphases of our research will include the dynamical roles played by the western boundary currents (WBC) (i.e., the Mindanao Current and the New Guinea Coastal Current/Undercurrent) on the marginal Sulawesi Sea, as well as the relative importance of the regional monsoonal wind forcing, the westward-propagating basin-scale Rossby waves/eddies, resonance of the semi-closed Sulawesi Sea, and the nonlinear cut-off of WBC eddies. By focusing on the seasonal-interannual-interdecadal variations of eddy variability in the Sulawesi Sea, we plan to elucidate the energy transformation between mesoscale eddies and background currents through the energetic diagnosis. With help of a 1.5-layer nonlinear reduced-gravity model, we future plan to design a series of process-oriented model experiments to evaluate the relevance of coastline geometry and surface wind forcing from different geographical locations. Overall, this proposal aims to elucidate the fundamental dynamical processes that control the timescale-dependent circulation variability in the Sulawesi Sea and its impact upon the downstream Indonesian Throughflow.

苏拉威西海及其邻近海域环流结构的变化是影响印度尼西亚贯穿流上游海域动力变化的重要因素。本项目拟综合利用卫星高度计资料、Argo浮标资料、高分辨率模式产品以及现场观测数据，分析苏拉威西海环流结构的多时间尺度变化过程，特别是棉兰老流、新几内亚沿岸流等西边界流的相互作用特征及其对苏拉威西海的影响，并以苏拉威西海涡动能的季节-年际-年代际变化特征为切入点，通过能量学诊断方法分析苏拉威西海及其邻近海域中尺度涡与西太平洋背景流场的能量转化关系，探讨其动力机制；进而结合一层半非线性约化重力模型，通过调整风场、海岸地形等敏感性实验，探讨季风、遥强迫（西传斜压Rossby波/中尺度涡）以及海盆共振效应等动力要素对苏拉威西海及其邻近海域环流结构的影响机理。

苏拉威西海及其邻近海域环流结构的变化是影响印度尼西亚贯穿流上游海域动力变化的重要因素。结合卫星高度计资料与全球海洋环流模式产品，我们对苏拉威西海海域涡动能在季节-年际时间尺度上的变化特征与动力过程进行了探讨。分析结果表明，苏拉威西海海域涡动能主要集中在上层300米，并且其时间变化周期随深度发生改变。在上层100米，涡动能主要表现为年循环特征，冬季(12-2月)强而夏季(6-8月)弱；在100-300米层，半年周期的信号占主导，涡动能在春秋季较强而在冬夏季较弱。能量收支分析表明，该海域涡动能的季节性周期变化主要由背景流的正压不稳定所主导。进一步研究发现，背景流场随深度的变化是由季风和棉兰老流入侵共同作用的结果。已有的研究表明，苏拉威西海入口处海域存在显著的50天周期的震荡，这一震荡主要受棉兰老流入侵苏拉威西海后脱落的涡旋与苏拉威西海半封闭海盆的共振作用影响。在此基础上，我们对苏拉威西海入口处海域涡旋脱落情况的年际变化特征与动力过程进行了探究。分析结果表明，在1993，2002-2003，2006-2010以及2013-2015年，苏拉威西海入口处海域涡旋脱落活动更加频繁。这一过程主要受北太平洋热带环流的南移与棉兰老岛东南侧棉兰老流增强的共同作用。受涡旋脱落活动的影响，苏拉威西海与望加锡海峡次表层水体的物理性质也存在显著的年际变化。具体表现为，在涡旋活跃年份，次表层75-175米水体的盐度明显降低。本项目研究成果将有助于促进该海域季节-年际时间尺度上环流变化的研究。