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        挑戰者深淵環流研究取得進展

        2021-07-16 深??茖W與工程研究所
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          挑戰者深淵是世界上最深的深淵,作為海洋深層的關鍵通道,對大洋深層水自南大洋向西北太平洋的輸送具有重要意義。同時,深淵自身通過垂向混合實現與上層深海的水體和物質交換。由于現場觀測的匱乏,目前對于挑戰者深淵深層環流結構和深層水通量的認識存在不足。中國科學院深??茖W與工程研究所海洋環流觀測與數值模擬研究室聯合中科院沈陽自動化研究所水下機器人研究室于2018年9月在挑戰者深淵利用7000級“海翼”水下滑翔機開展了連續觀測(圖1)。研究通過解析觀測的高分辨率水文資料,揭示了挑戰者深淵中深層水團和環流的三維結構,并探討了當地上層海洋對過境臺風的熱力學響應。

          科研人員基于“海翼”滑翔機觀測的高分辨率水文資料,分析了深淵中深層水團特性、環流結構及流經深淵的深層水流量。研究表明,挑戰者深淵中的深層水團和環流存在復雜的三維結構(圖2)。水團結構為近似三層分布,從3000米至7000米,先從東北-西南分布型變成南-北分布型,而后逐漸變成東-西分布型;這種結構或由地形導致的水體抬升、平流以及混合擴散過程共同作用而形成。深層環流主要為隨深度減弱的西向流,且存在較大的深層水通量流經深淵。該研究有助于更全面地認識挑戰者深淵的水文狀況,相關研究成果以Ocean circulation in the Challenger Deep derived from super-deep underwater glider observation為題,在線發表在Geophysical Research Letters上。

          觀測期間,“海翼”滑翔機還捕捉了當地上層海洋對三個過境臺風(“山竹”“譚美”“康妮”)的熱力學響應過程(圖3a)。研究顯示,在臺風期間,海洋上混合層的降溫為0.5-0.7°C,強風導致混合層的層結破壞與再生成,太陽輻射及近慣性振蕩等其他過程也造成了混合層的振蕩(圖4)。研究還發現,在臺風期間,兩種分別由局地降水機制和平流機制導致的障礙層,強風強降水的同步會造成的海洋障礙層的高頻變化。相關研究成果以Response of the upper ocean to tropical cyclone in the Northwest Pacific observed by gliders during fall 2018為題,發表在Acta Oceanologica Sinica上。

          研究工作得到“探索一號”科考船、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院戰略重點研究計劃、中科院基礎前沿科學研究計劃等的資助。

          論文鏈接:1、2 

        圖1.兩臺7000米級“海翼”滑翔機在挑戰者深淵的觀測軌跡

        圖2.位溫(θ)、鹽度(S)、位勢密度(σ4)、環流(矢量箭頭)3000、4000、5000、6000、7000米深度上的水平分布

        圖3.臺風路徑及區域衛星SST變化

        圖4.三個臺風期間的海洋上層溫度、鹽度、密度、浮力頻率剖面變化圖

        打印 責任編輯:侯茜

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