编辑推荐:
南巴西海域涡旋活动频繁,研究人员为探究阿古拉斯环涡(AgRs)在此区域的活动规律,分析了高度计数据。结果发现 AgRs 常被气旋困住,在圣保罗高原平均每年有 5.3 个,且滞留时间长。该研究有助于理解海洋环流及气候变化,意义重大。
在广袤无垠的海洋世界里,海洋环流就像一台巨大的 “引擎”,驱动着全球气候的变化和海洋生态系统的运转。南巴西海域(South Brazil Bight,SBB)作为海洋的重要组成部分,其独特的地理环境和复杂的海洋动力学过程一直吸引着众多海洋学家的目光。这片海域主要受向极的巴西海流(Brazil Current,BC)及其蜿蜒和涡旋的影响,涡旋活动极为频繁。
长期以来,尽管科研人员对海洋涡旋有了一定的认识,但关于阿古拉斯环涡(Agulhas Rings,AgRs)在南巴西海域的具体活动情况,例如它们如何进入该海域、在其中的停留时间、与周围海洋特征的相互作用等,仍存在诸多谜团。这些未知不仅限制了我们对海洋环流系统的深入理解,也影响了对气候变化相关研究的进一步推进。因为 AgRs 在全球海洋环流中扮演着关键角色,它们能够将印度洋的暖水和高盐海水输送到南大西洋,对大西洋的能量平衡和全球气候都有着重要影响。为了揭开这些谜团,来自国外的研究人员开展了一项针对南巴西海域中 AgRs 活动规律的研究,该研究成果发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》上。
研究人员主要运用了多卫星高度计绝对动力地形(Absolute Dynamic Topography,ADT)四级产品和由此衍生的地转流数据。这些数据由海平面主题中心(Sea Level Thematic Center,SL-TAC)制作,并由哥白尼海洋环境监测服务(Copernicus Marine Environment Monitoring Service,CMEMS)发布,其空间分辨率为 1/4°,时间跨度从 1993 年至今。
研究人员首先分析了南巴西海域的气候学流函数模式。巴西海流相较于其他大洋盆地的类似海流,具有浅且弱的特点,其核心大致位于 1000m 等深线之上。而这条等深线对于当地的中尺度动力学起着关键的参考作用,当地的中尺度活动与 23°S 以南的海岸线方向以及巴西海流的蜿蜒密切相关。
接着,研究人员观察了气候学涡旋出现率。尽管使用了 1993 - 2017 年的长时间序列数据绘制涡度(Ψ)图,但由于时间序列长度仍不足以从平均环流图中平滑涡旋信号,涡旋特征依然十分明显。通过分析这些涡旋,研究人员发现该区域的涡旋具有反复出现、多为远程起源的特点。
在对反气旋特征的研究中,研究人员发现反气旋是该区域最突出的中尺度特征之一,但相关记录并不完善。他们根据地图确定了反气旋出现频率较高的子区域,并对南巴西海域进行分区,以更好地了解反气旋在该海域的移动路径。研究发现,该区域超过 95% 的反气旋是 AgRs,它们可能经历了分裂或合并过程。在圣保罗高原,平均每年观测到 5.3 个反气旋,且 AgRs 在该区域平均单独停留 50.8 天,几乎占据了一年中 75% 的时间。
进一步研究发现,气旋在 AgRs 在特定区域(C0)的停滞过程中发挥着重要作用。其他研究虽对盆地内气旋的形成有所评估,但对来自盆地外到达研究区域的气旋了解甚少。研究人员观察到,气旋与 AgRs 这种相反极性涡旋之间的相互作用会产生一种屏蔽过程。在这个过程中,反气旋被气旋屏蔽和困住,移动速度减缓,路径也会偏向巴西海流。
综合来看,该研究表明南巴西海域充满了强烈的气旋和反气旋涡旋活动。通过高度计数据分析,研究人员发现了两个显著特征:一是涡旋走廊与巴西海流蜿蜒结构;二是圣保罗高原上一个可能与反气旋特征相关的强信号,其周围环绕着气旋特征。这些发现不仅有助于深入理解南巴西海域的海洋动力学过程,还为全球海洋环流研究和气候变化研究提供了重要的参考依据,进一步揭示了海洋涡旋在全球海洋系统中的关键作用。