罗斯环流

2024年4月23日20:49:55241

最近,上海交通大学海洋学院的博士生王小乔在冰冻圈领域国际知名期刊《The Cryosphere》(影响因子:5.805)上发表了题为“?The response of sea ice and high-salinity shelf water in the Ross Ice Shelf Polynya to cyclonic atmosphere circulations”的研究论文,上海交通大学海洋学院作为第一单位。海洋学院长聘副教授张召儒担任论文通讯作者,而周朦教授是论文的合作作者。此外,论文的合作单位包括美国欧道明大学、芬兰赫尔辛基大学以及中国科学院大气物理研究所。

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南极附近的冰洋湖是由强风推动海冰产生离岸运动而形成的。在南半球冬季,冰洋湖区域海气相互作用增强,海洋的持续失热导致新冰不断形成,因此也被认为是南极的主要产冰地。在新冰形成时,伴随的盐析过程会导致高盐度陆架水的形成,这种水体能够进一步下沉到大洋的底部,从而形成南极底层水。这一过程是全球热盐环流系统运转的重要驱动力之一。早期研究大多集中在长时间尺度上对底层水生成过程的研究,对天气尺度过程的关注相对较少。然而,实际观测表明南极附近,尤其是罗斯海区域在南半球冬季期间的气旋过程频繁。因此,本研究关注南极产冰量最高的冰洋湖——罗斯冰架冰洋湖,定量揭示了天气尺度和中尺度气旋过境对冰洋湖产冰量和高盐度陆架水生成及输运的影响。研究强调并证实了各类天气尺度系统对冰洋湖水团的生成作用显著,为进一步理解高频海–冰–气耦合过程对南极底层水生成的贡献提供了新视角。

研究中使用气旋追踪程序对南极罗斯海区域的气旋密度进行了统计分析,以探究该区域的天气尺度和中尺度气旋事件的特征。研究基于高分辨率的海洋–海冰–冰架耦合模式模拟结果,揭示了罗斯冰架冰间湖区域高盐陆架水形成及输运过程对气旋事件的响应特征。研究结果显示,在天气尺度气旋影响下,冰间湖内的结冰速率增长了20–30%。而在中尺度气旋过境时,冰间湖西侧的结冰速率增加了约2倍,而东侧呈现一定的减少趋势。高盐陆架水的形成主要发生在冰间湖西侧区域,且随着气旋过境下结冰速率的增加而增强。此外,在Drygalski Trough和Glomar Challenger Trough两个海槽内,研究还发现高盐陆架水的输出量与经向风速呈显著正相关关系,这种相关性主要受地转流调控。

在Drygalski Trough和Glomar Challenger Trough的S1和S3断面上,我们观察到了典型中尺度气旋事件期间的时间序列图,显示了平均经向风速、平均流速以及高盐陆架水跨断面输出量的变化情况。图中还展示了高盐陆架水输出量和经向风速之间的相关程度(用相关系数R和P值表示)。此外,图中还呈现了跨陆架流速和中性密度的垂向分布图。

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这项研究得到了国家重点研发计划项目、自然科学基金极地基础科学前沿项目等多方资助支持,是多个科研项目的合作成果。

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