日前，《地球物理學研究快報》（Geophysical Research Letters）發表了中國科學院海洋研究所王凡研究組在熱帶西太平洋次表層流對熱帶大氣季節內振蕩（MJO）的響應新進展，首次定量化揭示了MJO引起的海洋次表層環流變異規律和動力學機制。
熱帶西太平洋海洋環流系統對印度洋-太平洋地區熱量、水文分布具有重要的調控作用。研究該環流系統多尺度變異規律及其動力學機制，對於探索熱帶西太平洋內部洋流結構、揭示海氣相互作用機理、提高模式預報準確度等具有重要意義。但是目前，對於熱帶西太平洋環流變異的研究多集中於易於獲得衛星觀測數據的表層流系統，而同樣至關重要的次表層流（水深範圍300-600米）因為觀測數據難以獲得，所以研究比較薄弱。
王凡課題組在熱帶西太平洋海洋環流系統演化方面已經深耕多年，其在熱帶西太平洋布放的多套潛標陣列，已經獲取了長達15個月的上層1000米溫度、鹽度和流速等連續寶貴記錄。基於這些資料，研究團隊首次揭示了次表層流NSCC和NESC的變異規律。研究發現：秋季時，表層NECC增強並發生南移，次表層NSCC和NESC也隨之增強。該次表層流的增強特徵與表層NECC的南北移動緊密相連，其根本原因是海盆尺度風場強迫的第一斜壓Rossby波向西傳播。而在年際變異上，El Nino事件能夠引起NECC增強和南移，以及NESC的減弱，導致次表層具有更加複雜的垂直結構，從而表現出與表層流不一致的變異（Songet al. 2018）。
MJO是發生在熱帶地區的周期為30~60天的主要向東傳播的大氣振蕩，能夠引起大氣強烈對流和西風爆發現象，進而影響ENSO發生。在以上認識基礎上，研究人員進一步猜想MJO變異也一定會對次表層流的變異有所貢獻。為研究該問題，研究人員使用熱帶西太平洋僅有的2套長達5年（2014-2018年）的潛標觀測數據進行分析，發現次表層流同樣具有相似的周期為20-90天的季節內振蕩，並且該信號與大氣MJO有關。MJO引起表層NECC在西風爆發之前（後）增強（減弱），其信號可以影響到水深600米，造成次表層流的變化幅度與平均流的量值相當。進一步的觀測分析和模式實驗證實：MJO通過引起西風爆發，激發出海洋Rossby波，從而引起次表層流的變異（Songet al. 2019）。
研究成果揭示了熱帶西太平洋次表層環流對大氣MJO的響應過程，首次發現大氣MJO對深層環流的影響可達水深600米，定量給出了MJO引起的深層環流的變異振幅，並指出西風爆發期間海洋環流的季節內變異主要與MJO引起的風場有關。雖然研究利用寶貴的潛標數據取得了新的研究進展，然而人們對次表層流的變異規律依然知之甚少。因此，提高深層現場觀測尤其是高空間分布率的潛標長時間觀測非常必要。
該研究成果以助理研究員宋麗娜為第一作者、研究員王凡為通訊作者，發表於國際學術期刊Deep Sea Research Part I 和Geophysical Research Letters，並得到國家自然科學基金、全球變化與海氣相互作用專項以及海洋試點國家實驗室鰲山科技創新計劃項目等聯合資助。
熱帶西太平洋潛標陣列觀測的緯向流示意圖
潛標觀測到的MJO引起的緯向流的變化，Days=0表示西風最強
來源：中國科學院海洋研究所