基于海洋环流反演方法的巴利阿里海峡水团输运时间序列分析（1996-2022年）

为解决西地中海(WMED)水交换动态认知不足的问题，西班牙海洋研究所团队通过RADMED项目1996-2022年的CTD数据，首次建立巴利阿里海峡27年水团输运时间序列。研究采用海洋环流反演方法，揭示了大西洋水(AW)、西中层水(WIW)、黎凡特中层水(LIW)和西地中海深层水(WMDW)的输运规律，发现海峡存在5种环流模态，其中双向环流占比最高(40%)。该研究为理解WMED热盐平衡提供了关键数据支撑。

　　

在地中海这个"微型海洋"中，巴利阿里海峡如同咽喉要道，控制着西地中海西北部与阿尔及利亚盆地之间的水交换。然而这片海域的环流就像喜怒无常的舞者，其复杂的舞步让海洋学家们困扰多年——高时空变率、强烈的中尺度活动、相互矛盾的观测结果，使得传统短期调查难以捕捉其真实动态。更棘手的是，现有研究多基于单次航次或短期观测，对水团输运的长期变化规律认知严重不足，这直接影响了我们对整个西地中海热盐平衡的理解。

西班牙海洋研究所的Vargas-Yá?ez团队决心破解这个"地中海舞步密码"。他们依托RADMED监测项目1996-2022年间80个航次的CTD数据，首次构建了长达27年的巴利阿里海峡水团输运时间序列。这项发表在《Progress in Oceanography》上的研究，就像给地中海环流装上了"长期心电图"，揭示了海峡水交换的深层规律。

研究团队主要运用了三大技术法宝：首先是海洋环流反演方法，通过两个三角形闭合断面的温盐数据计算地转流速；其次是针对数据缺失情况开发的最优统计插值技术，将完整断面分析从23个航次扩展到42个；第三是创新性地采用海底无运动层假设，验证了上层300米环流反演结果的可靠性。这些方法组合就像一套精密的"海洋CT扫描仪"，首次实现了对海峡水交换的长期动态监测。

【时间序列分析】结果显示，海峡上层水团输运呈现显著季节差异：马略卡海峡年均北向输运0.07-0.09 Sv（1 Sv=10⁶
m³
/s），伊比沙海峡年均南向输运-0.1至-0.21 Sv。冬季南向输运最强，秋季北向输运达峰值，但季节内变幅远超季节信号。

【环流模态识别】研究首次系统识别出5种环流模态：双向环流（占比40%）、反向双向环流（新发现）、北部海流模态、流入模态和多涡旋模态（新发现）。其中双向环流表现为海峡西侧南向流、东侧北向流，与等密度面穹隆结构相关，是地中海环流"双引擎"驱动的直观体现。

【深层水交换】LIW年均输运仅-0.038 Sv，暗示其主要沿巴利阿里群岛北坡的北巴利阿里海流(North Balearic Current)运动。WMDW输运几乎为零，印证了深层水形成区远离研究海域的特征。

在讨论部分，作者特别指出三个突破性发现：首先，平均输运计算与真实环流模态可能存在"认知偏差"，强调需要个案分析而非简单平均；其次，海峡水交换对西北地中海质量平衡的贡献约为-0.12 Sv，暗示存在经梅诺卡-撒丁岛断面的南向补偿流；最后，海底无运动层假设在AW/WIW输运计算中的可靠性得到验证，为简化观测方案提供了依据。

这项研究就像为地中海环流拼上了关键拼图：长达27年的连续观测首次量化了海峡水交换的长期变化特征，5种环流模态的识别为理解中尺度变率提供了新框架，而质量平衡计算则为区域环流模型提供了关键边界条件。正如作者所言，这项研究不仅解决了"海峡输运谜题"，更开辟了新的研究方向——下一步需要在梅诺卡-撒丁岛断面部署长期观测，以完全闭合西北地中海的质量平衡方程。