南海中部海流变异与西北太平洋热带Rossby波的动态关联及其跨岛链能量传输机制

本研究通过卫星高度计和潮汐数据结合数值模拟，揭示了西北太平洋热带Rossby波通过菲律宾群岛通道（Celebes海-Sibutu海峡-Sulu海-Mindoro海峡路径）向南海中部的传输机制，证实2-5%的入射能量可影响该区域海平面和流速变化，为理解跨洋盆能量传递及区域渔业、风暴潮风险提供了新视角。

　　

在广阔的海洋中，有一种被称为Rossby波的神秘现象，它们像巨大的"海洋脉搏"一样横跨整个太平洋。这些波浪不仅影响着全球气候，还在抵达陆地边界时引发一系列连锁反应。南海作为西太平洋最大的边缘海，其海流变化长期被认为主要受季风驱动，但近年来越来越多的证据表明，来自太平洋的Rossby波可能通过复杂的岛链系统影响南海内部动力学。然而，这种跨岛链能量传输的具体路径和效率始终是个未解之谜。

2017年夏季，台湾大学的研究团队在南海中部观测到一系列50-60天的海流振荡现象，其中三次事件与局地季风相关，但第四次事件却显示出与西北太平洋Rossby波潜在的联系。这为揭示Rossby波如何穿越菲律宾群岛这一"海洋迷宫"提供了绝佳契机。研究人员在《Progress in Oceanography》发表的研究中，创新性地结合卫星高度计数据、沿岸验潮站记录和三维原始方程数值模型，首次量化了Rossby波能量通过菲律宾群岛的传输路径和效率。

研究采用三大关键技术：1）Copernicus海洋服务提供的0.25°分辨率卫星海平面异常(SLA)数据，通过低通滤波提取季节内信号；2）菲律宾国家测绘局三个验潮站的实测数据补充卫星观测；3）基于Princeton Ocean Model构建的高分辨率(0.1°)数值模型，设置5组对照实验（包括改变海峡宽度、风场持续时间和位置等参数）模拟能量传输过程。

研究结果部分，"卫星SLA与沿岸海平面"数据显示，2017年7-11月期间，东菲律宾(EP)的SLA信号（0.06-0.12 m）以约0.68 m s^-1
的速度西传，15天后出现在Sulu海(SS1-3)，再经10天延迟到达巴拉望以西(WP1-3)。这种时空相关性（r_SLA
=0.5-0.7）证实了信号通过Celebes海-Sibutu海峡-Sulu海的传输路径。

"数值模拟控制实验"部分显示，模型成功再现了观测到的传播时序：Rossby波在132°E断面（2°N-15°N）携带的能量，20%进入Celebes海，14%通过吕宋海峡进入北南海。其中Celebes海的能量16%经Sibutu海峡进入Sulu海，最终12%通过Mindoro海峡影响南海中部，相当于入射总能量的2%。

"能量学分析"通过计算扰动压力与非地转速度的乘积（能量通量F= p′u?_ag
），揭示了能量传输的三维路径。当Rossby波抵达菲律宾东岸时，能量通量在10°N附近分叉：向北分支形成吕宋海峡的沿岸流，向南分支沿Celebes海西部边界形成"走廊"，最终通过宽度仅50 km的Sibutu海峡（模型显示仅15%能量可通过）。

讨论部分指出，这项研究首次量化了Rossby波通过菲律宾群岛的能量传输效率（2-5%），解释了Jan et al. (2021)观测到的第四次海流振荡事件的起源。相比Zhuang et al. (2013)提出的东部边界路径，能量通量追踪显示SLA信号更倾向沿Sulu海西部边界传播。研究还发现当Rossby波入射纬度南移1°（Exp.E实验），Mindoro海峡的能量传输率可提升至5%，说明传输效率对入射位置高度敏感。

这项研究的意义在于：1）建立了西北太平洋与南海之间的动力联系新机制；2）为区域海平面异常预测提供物理基础，对渔业管理（如Sulu海沙丁鱼渔场）和风暴潮防范至关重要；3）揭示了菲律宾群岛作为"能量过滤器"的角色，约66%入射能量在此过程中耗散或转化。未来考虑季风、内波等复杂因素的三维模型，将进一步提升对跨洋盆能量传输的理解。