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本文聚焦巴西海流（BC），研究人员为探究其时空变化规律及影响因素，利用 28 年的卫星高度计和全球再分析数据开展研究。结果发现 BC 路径受地形和多种因素影响，其强度、位置与大尺度强迫相关。该研究对海洋预测和气候研究意义重大。
在广袤无垠的海洋世界里，海洋环流就像一部永不停歇的巨型引擎，驱动着海水的流动，对全球气候和生态系统产生着深远影响。巴西海流（Brazil Current，BC）作为其中重要的一环，一直备受关注却又充满神秘。尽管近年来不少研究聚焦于它，但与其他知名的西边界流，如墨西哥湾流、黑潮和东澳大利亚海流相比，BC 仍然是研究相对较少的一支。
BC 位于 20°S 至 28°S 之间，是一股浅而温暖、含盐量高的南向海流，紧贴着大陆架边缘流动。它所处的西南大西洋区域，存在着复杂的海洋动力过程，比如与中间西边界流（Intermediate Western Boundary Current，IWBC）相互作用，产生强烈的中尺度活动。在圣多美角（22°S）和弗洛角（24°S）附近，BC 会形成蜿蜒曲折的流态和涡旋，这些现象不仅影响着海洋的温度、盐度分布，还对周边的生态系统有着重要意义。然而，目前关于 BC 的研究还存在诸多不足。以往的研究往往忽略了 BC 流结构的时间变化与空间分布之间的联系，而且在研究其空间变化时，多关注热锋位置、不稳定性和中尺度涡旋，研究时间变化时又多通过输送变化来评估，缺乏对两者关系的深入探讨。此外，BC 输送变化对其路径和垂直结构的影响，以及哪些大尺度强迫因素与 BC 的空间分布最为相关等问题，都亟待解决。
为了揭开这些谜团，来自国外的研究人员展开了一项深入的研究。他们利用了 28 年的卫星高度计数据和全球再分析数据，对 21°S 至 28°S 之间 BC 的位置和结构的长期时空变化进行了细致的探究。
研究人员运用了多种技术方法。首先，利用卫星观测数据，通过特定的 BC 跟踪算法来确定 BC 的位置，该算法能有效提高 BC 位置确定的精度，减少虚假路径的出现。同时，运用谱分析评估 BC 蜿蜒的空间模式，确定主导长度尺度，并定义了多个变异性指数来评估 BC 路径的时空变化。其次，使用全球海洋物理再分析数据（GLORYS12V1）估计 BC 的输送和能量转换项，通过在不同的横流断面计算 BC 输送，并分析能量转换项来研究 BC 与中尺度特征的关系。此外，还应用经验正交函数分析（EOF）来深入了解 BC - IWBC 系统的时空变异性主要模式。
研究结果如下：
- BC 路径统计：通过对卫星观测数据的分析，发现 BC 路径的概率密度函数（PDF）与预期的沿着大陆坡的流动路径相符，且受地形控制明显。在地形坡度较陡的区域，如 22°S 附近，BC 路径受约束，PDF 值较高；而在弗洛角涡旋生成区域（24°S - 25°S），地形梯度小，路径变异性大，PDF 值较低。BC 位置百分位数呈现不对称分布，多数路径位于中值的近岸侧。通过谱分析还确定了 BC 路径的常见波长，较长波长（如 500 km）与大尺度波动相关，较短波长（100 - 300 km）与斜压不稳定模式有关。
- BC 横截面变异性：研究发现，BC 的核心位置、宽度、深度和核心速度与输送变化存在不同程度的相关性。在 22°S 的断面（T1），地形控制显著，BC 核心位置对输送变化不敏感，但宽度和深度与输送的相关性较高。在 24.4°S 的断面（T4），核心位置与输送的相关性最高，但受中尺度涡旋等因素影响，数据点较为分散。
- 时间变异性指数：在研究 BC 变异性指标与气候变异性指数的关系时发现，风应力 curl 指数（WSC）与 BC 强度在滞后 2 个月时相关性最高，表明风驱动的环流通过沿海上升流等区域尺度现象直接影响 BC 强度。BC 位置与滞后 8 个月的厄尔尼诺 3.4 指数（NINO3.4）存在显著相关性，厄尔尼诺事件会使 BC 位置向南移动。此外，还发现 BC 输送（BCT）与风强迫在不同断面存在不同程度的相关性，且具有明显的季节性变化，这与南大西洋亚热带环流（STG）的季节性变化一致。在能量转换方面，发现 BCT 对弗洛角下游的能量转换项有调制作用，BCT 增加会增强 BC 的惯性，使其远离大陆架断裂带，促进涡旋形成，增强涡动能（EKE）。
- 时空变异性模式：通过 EOF 分析，研究人员发现不同断面的主要模式反映了不同的物理过程。在弗洛角上游的断面（T1），第一主成分（EOF1）反映 BC 强度变化，第二主成分（EOF2）与海岸捕获波（CTW）的传播有关，第三主成分（EOF3）与蜿蜒和涡旋生长相关。在弗洛角下游的断面（T4），虽然主导模式与 T1 有相似之处，但解释更具挑战性，如 EOF1 与 CTW 有关，EOF2 与斜压转换（BCC）和涡旋形成有关，EOF3 与 BCT 变化和 BC 离岸入侵程度有关。
研究结论和讨论部分指出，BC 的位置和垂直结构受输送变化影响，且这种关系因地形而异。BC 强度或输送的变化是时空变异性的主要模式之一，同时发现了 BCT 对弗洛角下游斜压转换项和 EKE 的调制作用，这表明 BC 的惯性特性对其蜿蜒和涡旋生长具有重要影响。此外，研究还明确了风调制随纬度变化的规律，以及厄尔尼诺事件对 BC 输送和纬度位置的影响。
这项研究成果发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》上，具有重要的意义。它为区域海洋条件的季节性预测提供了关键依据，对巴西东南部大陆架和斜坡的海洋作业长期规划至关重要，该区域是海上能源产业和航运的关键区域。同时，也有助于评估气候变化对西南大西洋及其边界流的影响。研究方法也为长期气候模型预测中跟踪海流位置变化和强度趋势提供了参考，其发现的 BCT 与能量相关项的直接关系，对于利用高度计或原位数据预测 EKE 的年际变化具有重要价值。不过，研究也指出未来应关注远程起源的特征，如涡旋和涡度波对 BCT 调制和不稳定性增长的影响。
