近日，中科院海洋所张荣华团队在温度和盐度对赤道太平洋表层海流的影响研究方面取得新进展，研究结果发表在国际学术期刊 Journal of Geophysical Research: Oceans上。

 

　　赤道太平洋表层海流在气候系统的物质和能量输送及再分配中发挥重要作用，深入理解影响海流的物理因子以及对海流的准确模拟在气候变率及可预报性研究中有重要意义。然而，传统的海流观测主要基于船载或锚定海流计，并且直接的观测数据非常有限，因此，学者们通过构建海流与其他海洋动力和热力场间的关系来计算海流，如较为简单的地转关系和考虑风场直接强迫作用的 Ekman 漂流关系等。目前，卫星技术的发展和应用已能获得全球海表面高度场和风场等数据（但还无法从中直接得到海流观测数据），因而可用卫星数据来间接计算海流场，由此衍生出一系列基于卫星数据的海流再分析产品。如表层海流实时分析（Ocean Surface Current Analysis Real-time, OSCAR）产品，其中海流估算利用了一个考虑风场和海表高度场等与海流间的解析关系。最新一代的OSCAR产品计算中考虑了温度梯度对海流的影响，从而极大地减小了海流产品的误差，但仍没有考虑盐度对海流的影响。近年来，随着盐度观测资料的增多和分析，学者们发现盐度在气候变化和可预报性中也起重要作用。事实上，温度和盐度共同决定海水密度，进而通过压强梯度力影响表层流场（这里简称为温盐效应）。因此，开展盐度对海流具体影响的研究具有重要意义。

 

　　张荣华研究团队利用OSCAR产品分析中所使用的解析算法，进一步考虑盐度对海流计算的影响，分别从年平均、季节变化和年际变率的角度系统地分析了风场、温度和盐度对赤道太平洋表层海流的单独和共同的影响。对于年平均表层海流的影响，风场作用占主导；温盐效应在赤道以北是非补偿性的，而在赤道以南是相互补偿的。在赤道中、东太平洋，因存在冷舌使得海表温度梯度指向两极，但盐度梯度则是一致向南的。因此，在赤道以北海区温盐共同作用削弱了西向的纬向流，使其向西分量的振幅减小了约一半；而在赤道以南海区温盐效应是互相补偿的，对纬向流的影响较小。在季节变化方面，春季由于信风减弱，温盐效应几乎可以抵消风生的影响，甚至起到主导作用而使纬向流流向发生反转。并且，在西太平洋，盐度效应全年几乎都比温度更占主导；在东太平洋，温盐效应在春季是相当的。在年际变率方面，风场、温度、盐度和流场等都受厄尔尼诺和拉尼娜事件的影响，在远东太平洋由于风应力变化较弱，温盐效应对纬向流年际变率的贡献均可达到25%；在中、东太平洋，温度对流场的贡献较为显著，在厄尔尼诺事件中可以达到-10%（即纬向流西向分量减小）；在西太平洋，盐度效应比温度效应更为重要，如在拉尼娜事件时盐度对纬向流异常的贡献在165^oE以西和以东海区分别达到-10%和10%。 

利用OSCAR计算方法得到的赤道太平洋年平均纬向流的水平分布（a）考虑Wind、T和S共同影响得到的总流速（b）只考虑风场影响的流速（c）考虑温度和盐度影响的流速（d）只考虑温度影响的流速（e）只考虑盐度影响的流速。（a）（b）（c）中等值线间隔为10cm/s，（d）（e）中等值线间隔为4cm/s

绿框分别表示西太平洋赤道以北区域（WPn）、东太平洋赤道以北区域（EPn）和东太平洋赤道以南区域（EPs）

　　该研究量化了温盐效应对热带太平洋表层海流的影响，阐述了盐度效应在日界线附近和远东太平洋海区对海流的重要影响，对海流产品的误差分析、海洋模式的改进以及厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）模拟和预测能力的提高等具有重要的参考意义。该研究由博士研究生陈露、张荣华研究员（通讯作者）和高川副研究员共同完成。研究得到了中科院海洋研究所、中科院海洋大科学研究中心、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、中科院第四纪科学与全球变化卓越创新中心、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项等项目的联合资助。　　

 

 

　　文章信息：

 

　　Chen, L., Zhang, R.-H., & Gao, C. (2022). Effects of Temperature and Salinity on Surface Currents in the Equatorial Pacific. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127(4), e2021JC018175. https://doi.org/10.1029/2021JC018175