2016年2月1日，国际著名期刊Nature Communications在线发表了题为Observing mesoscale eddy effects on mode water subduction and transport in the North Pacific（《海洋涡旋影响下北太平洋副热带西部模态水的潜沉与输运观测研究》）的文章。此论文由物理海洋教育部重点实验室（以下简称实验室）青年学者许丽晓博士为第一作者，中国海洋大学海洋与大气学院李培良教授、“千人计划”教授谢尚平、刘秦玉教授和博士研究生刘聪等为合著者的科研团队共同完成。（论文链接：
http://www.nature.com/ncomms/2016/160201/ncomms10505/full/ncomms10505.html）

    北太平洋黑潮延伸体及其邻近海域存在大量的海洋涡旋。该海域的海洋上混合层水在冬季可以通过海洋“潜沉”过程进入到海洋温跃层中，形成副热带模态水从而将气候变化信号存储在海洋中，对北太平洋海洋环流及气候变化有重要的调节作用。由于缺乏高分辨率的准同步的海洋观测，前人的研究并没有完全搞清楚海洋中的涡旋在北太平洋副热带西部模态水的潜沉过程中所起的作用，该问题是当前极富挑战性的国际前沿科学问题。

    由实验室“千人计划”教授谢尚平领衔的科研团队，依托在研国家重大科学研究计划项目“太平洋印度洋对全球变暖的响应及其对气候变化的调控作用”的支持，于2014年3月通过“东方红2”号调查船在西北太平洋副热带模态水形成区的一个反气旋涡内布放了17个铱星剖面Argo浮标，并获得重大发现，首次通过浮标观测捕捉到了涡旋影响下的混合层低位涡水的潜沉过程。通过研究发现，涡旋外围的位势涡度分布具有不对称性（图1），混合层中低位涡水潜沉发生在涡旋外围—反气旋涡东侧的南向流处。 这是因为海洋涡旋会产生一个跨等密度面的低位涡水输运，导致该低位涡水的南向潜沉进入温跃层，并形成模态水。这种海洋涡旋对混合层低位涡水潜沉率贡献可以占到其总潜沉率的一半以上。该观测研究的成果将为改进目前学界广泛运用的CMIP5全球气候模式提供重要的参考依据。

    图1. 随涡移动坐标系下，Argo浮标观测的模态水核心密度面上位势涡度分布图（冷色为低值）。横坐标为△x, 纵坐标为△y，坐标零点代表反气旋涡的核心，坐标单位为标准化的涡旋半径。

    海上现场观测数据的获取为该项突破性科研成果的取得起到了重要的支撑作用。该航次首席科学家李培良教授、博士研究生刘聪和全体调查队队员在海上经过几天几夜连续观测，终于锁定最佳投放目标（图2）。此次用于海洋观测实验的Argo浮标为带溶解氧探头的PROVOR型铱星剖面浮标。项目团队通过对浮标进行特殊设定：停留深度为水下500m、采样间隔为1天、垂向分辨率为2m，成功对涡旋影响下的模态水潜沉过程进行了长达半年的准拉格朗日追踪观测，共获得3000多个珍贵的剖面数据，这些数据是国际上首次通过特殊设定Argo浮标对涡旋进行跟踪观测而获得的中尺度涡研究数据，具有重要和独特的研究价值。此外，在设计观测方案时，项目团队创新地采用相对低成本的Argo 浮标对涡旋进行长期追踪观测，具有广泛的应用价值，为未来针对涡旋的海上观测提供了新思路。

图2. Argo浮标的投放

    文章的发表充分展现了中国海洋大学（实验室）在西北太平洋模态水潜沉输运研究领域的国际前沿地位。论文的观测方案设计同样具有鲜明的创新性，是国际上首次利用Argo浮标进行长期、高时空分辨率、三维立体追踪海洋涡旋的观测，也标志着中国海洋大学（实验室）物理海洋科学研究在海上观测实验方面的重大突破。

通讯员：许丽晓

稿件来源：中国海洋大学网站