基于ECCO4产品揭示南海深层垂向流速分布及其对深水更新的驱动机制

针对南海深层垂向流速认知空白，研究人员利用ECCO4同化数据，首次系统揭示了2500米以深海域的垂向运动空间格局：吕宋海峡附近的下沉流与陆坡上升流环形成稳定耦合结构，证实太平洋深水溢流驱动了南海深水更新循环（量级达10?6?m?s?1），为边缘海三维环流理论提供了关键拼图。

　　

南海作为西太平洋最大的边缘海，其复杂的三维环流系统一直是物理海洋学研究的热点。尽管表层水平环流已较为明晰，但深层垂向运动——这个连接不同深度环流、调控物质垂向输运与生物地球化学过程的关键因子——却因观测难度大而长期处于"黑箱"状态。尤其对于2500米以下的深渊区，传统船测数据稀疏，数值模拟结果分歧明显，深水更新机制更存在诸多未解之谜。

中国海洋大学（原文未明确机构，根据基金项目推断）的研究团队创新性地采用ECCO4（Estimating the Circulation and Climate of the Ocean version 4）同化产品，首次系统刻画了南海深层垂向流速的精细结构。这项发表在《Journal of Marine Systems》的研究发现：太平洋深水通过吕宋海峡的持续溢流（0.47?Sv），在南海形成"下沉核心-上升环"的稳定三维运动模式，解开了南海深水更新的动力学谜题。

研究团队通过分析ECCO4同化数据中水平涡度场（?v/?x-?u/?y）验证了南海水平环流的三层结构，结合密度场和Luzon Strait输运量计算，建立了深层垂向流速的诊断方法。重点考察了3126米深度垂向流速场（平均3.7×10^?6?m?s^?1），并通过等密度面混合（diapycnal mixing）分量分解揭示了陆坡上升流的主导机制。

Annual-mean state
在3126米深度，垂向流速呈现显著空间分异：吕宋海峡附近形成强度达5.3×10^?6?m?s^?1的下沉流，向西南延伸至海盆内部；而陆坡区则出现2.9×10^?6?m?s^?1的上升流，构成环绕下沉区的"上升流环"。该模式随深度增加愈发显著，且具有时间稳定性。

The formation and renewal of deep SCS water
研究构建了深水更新路径：太平洋深水（>2200米）经吕宋海峡下沉（~10^?5?m?s^?1）补给南海海盆，随后沿陆坡上升返回中层，完成循环。陆坡上升流61%源自等密度面混合，证实局地湍流混合的关键作用。近底层流速场显示相似时空格局，验证了该机制的垂向一致性。

这项研究不仅填补了南海三维环流理论的空白，更开创性地揭示了边缘海深水更新的动力学机制。其提出的"下沉-上升"耦合模式为全球大洋底层水上涌过程提供了新认知范式，对深海碳循环、营养盐输运等研究具有重要启示。研究采用的ECCO4同化方法也为深海动力过程研究提供了可靠的技术路径。