中尺度涡流如何增强深海洋流，对南海地形罗斯贝波的新见解

海洋中尺度涡流与地形罗斯贝波 (TRW) 之间的动态相互作用对于理解深海环流、能量转移和物质混合至关重要。这些相互作用对全球气候系统、营养循环和生态系统动态具有重要影响，尤其是在南海 (SCS) 等复杂地区。

一项新的关于南海西南部中尺度涡流强化 TRW的关键研究，为中尺度涡流如何影响深海地形波提供了新的见解。这项研究建立在大量研究的基础上，研究了驱动深海洋流变化的机制以及中尺度海洋特征在调节大规模海洋动力学中的作用。

中尺度涡流及其在海洋环流中的作用

中尺度涡流是表现出旋转运动的海洋特征，通常跨越数十至数百公里的尺度。这些涡流可以是气旋式（逆时针旋转）或反气旋式（顺时针旋转），在海洋内的能量和物质交换中起着至关重要的作用。中尺度涡流是由洋流的不稳定性产生的，尤其是在具有不同特性的水团相遇的海洋锋面。这些特征高度动态，在大小、强度和与周围环境的相互作用方面表现出显著的变化。

研究表明，中尺度涡流会影响各种海洋过程，包括垂直混合、热量输送、营养物分布和洋流结构。它们在深海中尤其重要，因为它们可以调节深海洋流、输送热量并影响生物地球化学特性的分布。它们与海底的相互作用，尤其是在倾斜地形区域，可以显著放大或减弱洋流和海浪的影响。

南海 (SCS) 是一个海洋动力学复杂的地区，包括强烈的中尺度涡旋活动。先前的研究表明，南海的中尺度涡旋会影响海洋的垂直结构，影响深海洋流的传播和海洋特性的分布。

中尺度涡流对 TRW 的影响在海洋地形陡峭的地区尤为明显，这些地区的涡流会导致深海洋流的垂直结构发生重大变化。通过调节 TRW 携带的能量，中尺度涡流在将热量、营养物质和其他生物地球化学物质输送到更深的海洋层中发挥着至关重要的作用。

地形罗斯贝波：机制和意义

地形罗斯贝波是一种长波振荡，当水团穿过倾斜的地形（如大陆坡或海山）时，就会在海洋中发生。这些波受地球自转和底层地形的影响，从而改变水柱的潜在涡度。地形罗斯贝波通常是低频波，通常它们集中在海底附近，在那里它们沿着等深线（等深线）水平传播。

TRW 具有重要意义，因为它们是深海洋流低频变化的原因，并在海洋能量转移、物质混合和热量分布中发挥着至关重要的作用。它们通过影响远距离营养物质和生物材料的循环模式来影响深海生态系统。

在南海，TRW 在深海洋流的变化中起着至关重要的作用。这些波浪主要在水柱与陡峭的海底地形相互作用时产生。TRW 与该地区中尺度涡旋之间的相互作用尤为重要，因为它会影响波浪的振幅和传播速度。

新的研究发现

同济大学海洋地质国家重点实验室主导的一项研究，南海西南部大陆坡部署深水系泊约40天​​​​​​ 在此期间，研究人员收集了TRW的数据，采用了数值模拟、观测数据和射线追踪模型相结合的方法，研究了南海西南部中尺度涡旋与 TRW 之间的相互作用。该团队利用卫星数据和海洋测量数据来追踪该地区中尺度涡旋的运动和特性。然后将这些观测结果与理论模型相结合，探索涡旋如何改变 TRW 的传播。

研究发现，地形罗斯贝波( TRW)被发现主导深海洋流的低频变化，在能量交换和物质混合中发挥着至关重要的作用。观测到的TRW波长约为109千米，占亚惯性变化的41.3 %​​ 。TRW从系泊地点的东北方向传播，很可能是由越南海岸的中尺度涡旋扰动引起的。

这项研究最重要的发现之一是发现中尺度涡旋可以加强 TRW 的传播。虽然 TRW 通常受地形影响和行星涡度（planetary vorticity，地球自转引起的角速度）控制，但中尺度涡旋的存在会通过向系统注入能量来改变这些波的动态。涡旋和波之间的相互作用会产生反馈回路，其中增强的涡旋活动会导致更明显的 TRW，进而加强中尺度涡旋。

这种反馈机制对于理解深海环流和物质混合具有重要意义。通过改变深海内的能量传递，中尺度涡流可以影响热量、营养物质和其他生物地球化学物质的分布，从而影响海洋生态系统和气候系统。

这项研究为研究中尺度涡流对深海洋流的影响提供了一个新的视角。

思考

尽管这项研究强调了中尺度涡流在放大 TRW 中的作用，但对于局部地形、季节变化和大规模海洋环流等因素如何相互作用影响涡流特征及其时间变化的理解有限，哪些因素对南海西南部中尺度涡旋的时空变化影响最显著？南海西南部等地区复杂的水下地形如何影响TRW的传播和放大？

参考文献：Wenzhuo Wang, Zhifei Liu, Yulong Zhao, Baozhi Lin, Xiaodong Zhang, Jingwen Zhang, Jiaying Li, Junyuan Cao & Hongzhe Song ，Mesoscale eddy-strengthened deep-sea topographic Rossby waves in the southwestern South China Sea.  Scientific Reports volume 14, Article number: 11362 (2024) ，doi.s41598-024-62040-z

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