熱帶西太平洋北赤道逆流區(qū)渦旋統(tǒng)計分析

律明坤, 臧 楠, 王 凡, 4, 5

?

熱帶西太平洋北赤道逆流區(qū)渦旋統(tǒng)計分析

律明坤1, 2, 3, 臧 楠1, 2, 王 凡1, 2, 4, 5

(1. 中國科學(xué)院海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國科學(xué)院海洋環(huán)流與波動重點實驗室, 山東 青島 266071; 3. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 4. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室, 山東 青島 266071; 5. 海洋動力過程與氣候功能實驗室, 山東 青島 266100)

隨著海洋技術(shù)的發(fā)展, 中尺度的海洋過程越來越多的被揭示, 中尺度渦旋作為重要的中尺度海洋過程, 已經(jīng)被大量的研究。但對于熱帶西北太平洋海區(qū), 中尺度渦旋特征的空間分布、季節(jié)變化以及移動規(guī)律等方面的研究還有所欠缺。本文使用Chelton提供的渦旋數(shù)據(jù)集, 統(tǒng)計分析了熱帶西北太平洋海區(qū)渦旋特征的空間分布, 發(fā)現(xiàn)以往研究較少的北赤道逆流(North Equatorial Countercurrent, NECC)區(qū)(A海區(qū), 120°~180°E, 4°~6°N)較臨近海域生成渦旋數(shù)量更多, 渦旋半徑、振幅、生命周期及非線性強度更大, 移動距離更遠, 并且A海區(qū)渦旋經(jīng)向移動距離服從伽馬分布。渦旋在靠近西邊界的區(qū)域更易向南移動, 而在西邊界以東的區(qū)域更易向北移動。A海區(qū)渦旋的生成數(shù)量具有明顯的季節(jié)變化, 主要受到流場剪切強度的影響。同時ENSO會對該區(qū)渦旋生成產(chǎn)生影響, 其影響機制需要進一步的研究。

中尺度渦; 北赤道逆流; 特征分布; 季節(jié)變化; ENSO

熱帶西北太平洋擁有著復(fù)雜的表層環(huán)流系統(tǒng)[1-3]。北赤道流(North Equatorial Current, NEC)在抵達菲律賓沿岸后分叉形成向北流動的黑潮(Kuroshio Current, KC)和向南流動的棉蘭老海流(Mindanao Current, MC)[2, 4-5]。大部分KC沿著中國東部陸坡向北流動, 小部分通過呂宋海峽入侵南海[6-7]。MC在向南流動的過程中在棉蘭老島東南部發(fā)生分叉, 大部分MC流入蘇拉威西海匯入印尼貫穿流(Indonesian Throughflow, ITF), 其余部分匯入北赤道逆流(North Equatorial Countercurrent, NECC)[5, 7-10](圖1, 背景底色和黑色矢量箭頭使用AVISO的1993年1月1日—2015年12月31日的海表面高度數(shù)據(jù)和地轉(zhuǎn)流數(shù)據(jù)繪制)。

熱帶西北太平洋海區(qū)普遍存在著渦旋活動。其中有兩個重要的渦旋, 一個是棉蘭老島以東的氣旋式的棉蘭老渦(Mindanao Eddy, ME), 中心位于7°N, 129°~130°E附近(圖1)。另一個是反氣旋式的哈馬黑拉渦(Halmahera Eddy, HE), 它是一個季節(jié)性渦旋, 位于ME東南, 中心位于(131°E, 4°N)附近, 是連接新幾內(nèi)亞沿岸流(New Guinea Coastal Current, NGCC)和NECC的通道[3]。除了兩個大型的渦旋, 熱帶西北太平洋海區(qū)還存在著中尺度渦旋活動, Heron等[11]利用海洋表面流實時分析場數(shù)據(jù)(Ocean Surface Currents Analyses—Real-time, OSCAR), 實測TRITON (TRIangle Trans-Ocean buoy Network)浮標資料, 海軍研究實驗室分層海洋模式(Naval Research Laboratory Layered Ocean Model, NLOM)資料, 和1985—2000年31個航次的船載聲學(xué)多普勒海流計(Joint Archive for Shipboard ADCP Data, JASADCP)資料研究了帕勞(Palau)海域環(huán)流的季節(jié)變化, 發(fā)現(xiàn)了之前沒有被人注意到的季節(jié)性渦旋——帕勞渦、加羅琳渦和密克羅尼西亞渦。Chen等[12]利用衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)研究了棉蘭老穹頂(Mindanao Dome,MD)海區(qū)的中尺度渦, 發(fā)現(xiàn)此海區(qū)中尺度渦多具有非線性, 直徑小于300 km,由于地形阻礙多為局地產(chǎn)生。Chen等[13]計算熱帶西北太平洋的中尺度渦動能(Eddy Kinetic Energy, EKE)的季節(jié)變化, 發(fā)現(xiàn)此海區(qū)EKE夏強冬弱, 且局限在上層200 m內(nèi)。此外, 中尺度渦旋可以帶來水體的拉格朗日輸運[14-15], 其緯向質(zhì)量輸運可與風驅(qū)和熱鹽環(huán)流相比擬[15]。

在熱帶西北太平洋海區(qū), 大尺度環(huán)流除西邊界流外, 主要是緯向的NEC和NECC, 其經(jīng)向輸運的量級要遠小于緯向輸運的量級。而中尺度渦引起的經(jīng)向輸運就可能在這一海區(qū)的經(jīng)向輸運中占有很大比例, 從而影響這一海區(qū)的溫鹽結(jié)構(gòu)和環(huán)流結(jié)構(gòu)。這些重要問題的解決必然要建立在了解熱帶西北太平洋海區(qū)渦旋的空間分布特征及其時間變化規(guī)律的基礎(chǔ)上, 但是目前這方面的統(tǒng)計分析工作還比較欠缺。因此, 本文使用Chelton的數(shù)據(jù), 詳細地分析了熱帶西北太平洋渦旋的主要統(tǒng)計特征, 并討論了渦旋數(shù)量的季節(jié)變化以及ENSO循環(huán)對渦旋生成數(shù)量的影響。

圖1 熱帶西北太平洋氣候態(tài)流場及海表面高度

1 數(shù)據(jù)與方法

本文使用的渦旋數(shù)據(jù)是Chelton通過AVISO (Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data, https: //www.aviso.altimetry.fr)的海表面高度(sea surface height, SSH)數(shù)據(jù)識別的渦旋數(shù)據(jù)集, 數(shù)據(jù)集的時間范圍是1993年1月~2015年4月, 空間范圍是全球海洋(除去2°S~2°N)(http: //wombat. coas.oregonstate.edu/eddies/)。渦旋的產(chǎn)生伴隨著流場的輻聚輻散, 從而產(chǎn)生SSH的變化, 而流線近似和海表面高度異常的等值線重合, 那么最外側(cè)的等高線就可以被定義為渦旋邊界。Chelton就是基于這一事實識別出氣旋渦和反氣旋渦。本文的研究海區(qū)為120°~ 180°E, 2°~20°N, 將使用此海區(qū)內(nèi)全部的渦旋數(shù)據(jù)。

本文還使用AVSIO的海表面地轉(zhuǎn)流流速數(shù)據(jù)(https: //www.aviso.altimetry.fr)來計算NECC和NEC的流軸。使用的地轉(zhuǎn)流數(shù)據(jù)的時間范圍為1993年1月1日~2014年12月30日, 空間范圍為120°~180°E, 2°~20°N, 空間分辨率為0.25°×0.25°。

在文章中討論渦旋的生成位置時需要計算流軸的位置[16], 其計算公式為

另外, 在研究中我們使用流場剪切強度和流場強度的概念來分析渦旋生成的季節(jié)變化與周圍環(huán)境的關(guān)系。流場強度的計算公式為

它是通過流場對水體的輸運量來定義的, 流場對水體的輸運量越大意味著流場的強度越強。

根據(jù)剪切的物理意義可認為兩支海流的剪切強度等于兩支海流的流場強度之差, 所以海流的剪切強度計算公式為

分別定義NECC, NEC, SEC的緯度范圍為1°~6°N, 6°~ 10°N, 7°S~1°N, 并由此計算三支海流之間的剪切強度。

2 熱帶西北太平洋渦旋的空間分布與基本特征統(tǒng)計

本文統(tǒng)計研究了熱帶西北太平洋海區(qū)1°×1°網(wǎng)格內(nèi)產(chǎn)生的渦旋數(shù)量、振幅、半徑、生命周期的空間分布及隨緯度的變化(圖2a~圖2h)。整個研究海域內(nèi)共有渦旋5 115個, 其中氣旋渦2 517個, 反氣旋渦2 598個(圖2a)。進一步統(tǒng)計渦旋個數(shù)在不同緯度帶上的分布, 渦旋產(chǎn)生數(shù)量的兩個極大值分別位于北赤道逆流區(qū)(4°~6°N)和副熱帶逆流區(qū)(15°~17°N), 分別定義為A區(qū)和B區(qū)(圖1)。在Chelton渦旋數(shù)據(jù)集中, 渦旋的振幅定義為渦旋邊界處的基礎(chǔ)高度和渦旋中心SSH的極值之間的差值[17]。渦旋近似處于地轉(zhuǎn)平衡(即沿著流的方向, 右側(cè)的壓力高, 水位高)[17],因此對于氣旋渦(反氣旋渦), 渦旋中心SSH低于(高于)渦旋邊界的基礎(chǔ)高度。整個海區(qū)渦旋生成時的平均振幅為3.07 cm, 其中小于5 cm的占84.22%, 大于10 cm的占2.74 %。振幅較大的渦旋主要分布在流速較大海區(qū), 包括NECC西部、MC和KC海區(qū)(圖2c), 這主要是由于地轉(zhuǎn)近似下, 流速越大, 海表面高度起伏越大(即振幅越大)。渦旋半徑在南部較大, 北部較小, 12°N以南平均半徑為110.70 km, 12°N以北平均半徑為79.75 km(圖2(e))。這種渦旋半徑隨緯度的變化是由于科氏參數(shù)隨緯度變化引起的。隨著緯度的升高, 科氏參數(shù)變大, 羅斯貝變形半徑將變小[18], 相應(yīng)的渦旋的半徑也將減小。渦旋生命周期存在兩個極大值區(qū), 分別位于16oN以北和6°N以南, 平均生命周期分別為83.78 d和54.85 d。6°~16°N的渦旋的平均生命周期為53.80 d。

圖2 1993年1月~2015年4月渦旋各變量的空間分布(a、c、e、g)及緯向平均值(b、d、f、h)

熱帶西北太平洋生成渦旋的個數(shù)隨半徑、振幅和生命周期的變化也有明顯的規(guī)律(圖3)。氣旋渦和反氣旋渦表現(xiàn)出了相同的變化規(guī)律。氣旋渦和反氣旋渦數(shù)量皆隨振幅的增大而減小, 95.61%的氣旋渦振幅小于10 cm(圖3a), 98.97%的反氣旋渦振幅小于10 cm。氣旋渦最大半徑為329.23 km, 94.84%的氣旋渦半徑在30~170 km(圖3b); 反氣旋渦最大半徑為358.84 km, 95.43%的反氣旋渦半徑在30~170 km。90.84%的氣旋渦生命周期小于120 d, 91.34%的反氣旋渦生命周期小于120 d, 生命周期≥38 d的氣旋渦和反氣旋渦的數(shù)量隨著生命周期的增加而減少(圖3c)。

圖3 渦旋振幅(a)半徑(b)以及生命周期(c)的頻率分布圖

3 熱帶西太平洋北赤道逆流區(qū)渦旋的經(jīng)向移動與輸運

熱帶西北太平洋的大尺度環(huán)流除西邊界流之外, 主要是緯向流, 這種大尺度的環(huán)流的質(zhì)量、鹽度和熱量的輸運都有過相應(yīng)的研究。而對于中尺度及更小尺度的輸運研究的很少。更重要的一點是對于大尺度的環(huán)流, 緯向的輸運要遠遠大于經(jīng)向的輸運。那么, 中尺度渦旋的經(jīng)向輸運就有可能對質(zhì)量熱量的經(jīng)向輸運起到重要作用。另外, 這一海區(qū)鹽度的經(jīng)向梯度遠遠大于緯向梯度[19], 中尺度渦旋的經(jīng)向鹽度輸運對這一海區(qū)的鹽度結(jié)構(gòu)很可能也有重要影響。為研究這些問題, 就需要對渦旋的經(jīng)向移動有一個初步的認識。因此, 本節(jié)我們對渦旋經(jīng)向移動規(guī)律做了統(tǒng)計分析。

渦旋因不穩(wěn)定而產(chǎn)生后, 因為受各種條件的影響, 具有了不可預(yù)測性, 渦旋的消亡位置在經(jīng)向上可以看成是隨機的。因此在大樣本的前提條件下, 通過統(tǒng)計得到的頻率分布可以近似的作為概率分布。將A海區(qū)詳細劃分為A1海區(qū)(120°~140°E, 4°~6°N), A2海區(qū)(140°~160°E, 4°~6°N), A3海區(qū)(160°~180°E, 4°~6°N), 分別統(tǒng)計A1、A2、A3海區(qū)渦旋的經(jīng)向移動距離的頻率分布并對其進行擬合, 擬合曲線皆通過K-S伽馬分布檢驗(圖4)。三個海區(qū)的形狀參數(shù)分別為2.915 0、5.589 6、4.881 6, 尺度參數(shù)=0.834 0、0.588 9、0.723 4。經(jīng)過統(tǒng)計A1區(qū)共168個渦旋, 其中65.72%的渦旋向南移動; A2區(qū)共193個渦旋, 其中63.26%的渦旋向北移動; A3區(qū)共165個渦旋, 其中67.39%的渦旋向北移動。由年平均地轉(zhuǎn)流數(shù)據(jù)計算的A1、A2、A3三個海區(qū)的平均經(jīng)向流速分別為: –0.003 4 m/s, 0.016 5 m/s, 0.006 9 m/s。因此在A1海區(qū)中向南運動的渦旋較多, 在A2, A3海區(qū)中向北移動的渦旋較多的現(xiàn)象是由背景流的平流作用引起的。在B海區(qū)產(chǎn)生的渦旋的經(jīng)向移動距離不符合任何常見的分布(圖略)。

圖4 A1(a)、A2(b)和A3(c)區(qū)渦旋經(jīng)向移動距離的概率密度分布擬合圖

移動距離的正值: 渦旋向北移動; 移動距離負值: 渦旋向南移動

Positive value of movement distance: eddy moving northward; negative value of movement distance: eddy moving southward

為了進一步分析渦旋在不同緯度帶上的經(jīng)向移動距離的遠近, 分別給出渦旋的經(jīng)向移動距離分布(圖5a)和經(jīng)向移動距離(絕對值)的緯向平均分布(圖5b),發(fā)現(xiàn)4o~6oN生成的渦旋普遍能夠在經(jīng)向上移動的更遠, 這與該海區(qū)的背景流有關(guān)。圖5c為該海區(qū)的AVISO地轉(zhuǎn)流經(jīng)向流速的緯向平均分布, 可以看出, 經(jīng)向地轉(zhuǎn)流在4o~6oN達到最強, 強的背景流能把渦旋帶到更遠的緯度位置。

圖5 渦旋經(jīng)向移動距離分布(a)、距離(絕對值)的緯向平均分布(b)以及AVISO地轉(zhuǎn)流經(jīng)向流速(絕對值)的緯向平均分布(c)

以往的研究表明, 并不是所有識別出的渦旋都能夠有效地輸運水體, 渦旋的非線性作用使得渦旋可以攜帶水體移動[14-15]。渦旋能否進行直接的質(zhì)量輸運取決于渦旋是否具有非線性。渦旋的非線性可以用非線性度=/來估計[14], 其中為渦旋的最大平均旋轉(zhuǎn)速度(一般為渦旋邊界處的平均速度),為渦旋移動速度, 當>1時, 認為渦旋具有非線性。分別統(tǒng)計三個海區(qū)(120°~140°E, 140°~160°E, 160°~ 180°E)的渦旋非線性特性, 由渦旋平均非線性度和非線性渦旋所占比例隨緯度變化曲線可知, 三個海區(qū)渦旋的平均非線性度和非線性渦旋所占比例皆在10°N附近達到最小值(圖6a、圖6b)。隨著緯度的升高, 渦旋的非線性度和非線性渦旋所占比例在量值增加的同時發(fā)生收束現(xiàn)象, 不同經(jīng)度區(qū)間差異變小。而越往南, 渦旋的非線性度和非線性渦旋所占比例在不同經(jīng)度區(qū)間的差異變大, 10°N以南的三個區(qū)域非線性度分別為4.08、1.78和1.28, 非線性渦旋所占比例分別為0.73、0.48和0.36。因此, 在低緯度地區(qū), 越靠近西邊界渦旋的非線性越強, 非線性渦旋比例越大。低緯度的西邊界區(qū)的非線性強度明顯高于其它海區(qū), 可能是由于此海區(qū)內(nèi)流場和風場復(fù)雜多變, 渦旋和海流之間, 渦旋和風場之間的非線性相互作用更加頻繁而劇烈導(dǎo)致的。

4 北赤道逆流區(qū)(A海區(qū))中渦旋生成數(shù)量的季節(jié)變化及其與副熱帶逆流區(qū)(B海區(qū))的比較

由渦旋的空間分布特征得知A、B海區(qū)(圖2a) 生成渦旋較多, 進一步分析這兩個海區(qū)內(nèi)生成渦旋的季節(jié)變化。統(tǒng)計得到渦旋生成個數(shù)的氣候態(tài)月平均曲線(圖7), A海區(qū)的氣旋渦和反氣旋渦均具有明顯的季節(jié)變化。氣旋渦夏季和冬季多, 春季和秋季少(圖7b)。而反氣旋渦在夏季數(shù)量最少, 冬季數(shù)量最多(圖7a)。B海區(qū)氣旋渦和反氣旋渦均沒有明顯的季節(jié)變化(圖8a、圖8b)。

圖6 三個區(qū)域(120°~140°E, 140°~160°E, 160°~180°E)渦旋非線性度(a)、非線性渦旋(U/c>1, b)所占比例的緯向平均分布

圖7 A區(qū)氣旋渦(a)反氣旋渦(b)數(shù)量的氣候態(tài)月平均分布

圖8 B區(qū)(a)氣旋渦(b)反氣旋渦數(shù)量的氣候態(tài)月平均分布

為了解釋A區(qū)渦旋生成數(shù)量季節(jié)變化的成因, 我們統(tǒng)計了NECC流軸附近不同區(qū)域的渦旋生成數(shù)量(表1), 其中流軸位置通過公式(1)計算。NECC是東向流, NEC和SEC是西向流, 如果渦旋是海流的剪切作用產(chǎn)生的, 那么在NECC以北會多出現(xiàn)氣旋, NECC以南會多出現(xiàn)反氣旋。經(jīng)統(tǒng)計實際情況也是如此(表1), 氣旋渦大部分生成在了NECC以北, 反氣旋渦大部分生成在了NECC以南。

表1 NECC流軸附近不同區(qū)域的渦旋數(shù)量(個)

圖9 氣候態(tài)月平均的NEC和NECC(a)、NECC和SEC(b)的流場剪切強度變化

5 北赤道逆流區(qū)(A海區(qū))渦旋生成與氣候異常事件的關(guān)聯(lián)

根據(jù)氣候預(yù)測中心(Climate Prediction Center, http: //www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices)發(fā)布的Nino3.4指數(shù), 定義Nino3.4指數(shù)≥0.5并持續(xù)5個月的事件為一次厄爾尼諾事件, Nino3.4指數(shù)≤–0.5并持續(xù)5個月的事件為一次拉尼娜事件。則1993年1月~2014年12月一共發(fā)生了6次厄爾尼諾事件(分別為: 1994~1995、1997~1998、2002~2003、2004~2005、2006~2007、2009~2010), 一共發(fā)生了5次拉尼娜事件(分別為: 1995~1996、1998~1999、2000~2001、2007~2008、2010~2012)。我們將所有厄爾尼諾事件和拉尼娜事件中生成的渦旋個數(shù)和對應(yīng)的Nino3.4指數(shù)分別合成序列, 得到圖10?？梢钥闯鯝的三個海區(qū)氣旋渦大部分產(chǎn)生在厄爾尼諾成熟期及成熟期之前, 反氣旋渦大部分產(chǎn)生在厄爾尼諾成熟期和成熟期之后, 而在拉尼娜事件中并沒有明顯的規(guī)律。

為了分析渦旋生成個數(shù)在厄爾尼諾事件中的變化原因, 同樣合成得到流場剪切強度在厄爾尼諾事件中的變化曲線(圖11)?？梢? NECC和NEC剪切強度的變化以及NECC和SEC剪切強度的變化滯后于Nino3.4指數(shù)。而NECC和NEC的剪切產(chǎn)生氣旋渦, NECC和SEC的剪切產(chǎn)生反氣旋渦。因此, 可以通過NECC和SEC的剪切強度的變化滯后Nino3.4指數(shù)的變化來解釋反氣旋渦滯后厄爾尼諾成熟期大量生成的現(xiàn)象。而氣旋渦超前于厄爾尼諾成熟期大量生成的現(xiàn)象則不能單獨通過NECC和NEC的剪切作用解釋。因此, 推測在年際尺度上其他影響氣旋渦生成的因素(比如風場)的作用將會顯現(xiàn), 而這有待進一步研究。

圖10 A海區(qū)氣旋渦在厄爾尼諾事件(a)以及拉尼娜事件(b)中的數(shù)量變化, 反氣旋渦在厄爾尼諾事件(c)以及拉尼娜事件(d)中數(shù)量的變化

圖11 A海區(qū)NECC和NEC的流場剪切強度在厄爾尼諾事件中的變化(a)以及NECC和SEC的流場剪切強度在厄爾尼諾事件中的變化(b)

6 總結(jié)與討論

本文使用Chelton提供的渦旋數(shù)據(jù)集, 統(tǒng)計分析了熱帶西北太平洋海區(qū)渦旋特征的空間分布, 發(fā)現(xiàn)以往研究較少的NECC區(qū)(A海區(qū), 120°~180°E, 4°~6°N)較臨近海域生成渦旋數(shù)量更多, 渦旋半徑、振幅、生命周期及非線性強度更大, 移動距離更遠, 并且A海區(qū)渦旋經(jīng)向移動距離服從伽馬分布。渦旋在靠近西邊界的區(qū)域更易向南移動, 而在西邊界以東的區(qū)域更易向北移動, 這是由此海域背景流場的平流作用引起的。A海區(qū)氣旋渦和反氣旋渦的生成數(shù)量存在明顯的季節(jié)變化: 氣旋渦夏季和冬季多, 春季和秋季少; 而反氣旋渦在夏季數(shù)目少, 冬季數(shù)目多。B海區(qū)生成的渦旋數(shù)量沒有明顯的季節(jié)變化。A區(qū)氣旋渦和反氣旋渦的季節(jié)變化分別由NECC與NEC、以及NECC和SEC的流場剪切的季節(jié)變化引起。分別將研究期間的厄爾尼諾事件和拉尼娜事件中的渦旋數(shù)量和Nino3.4指數(shù)進行合成, 對比發(fā)現(xiàn)在厄爾尼諾期間, 三個海區(qū)氣旋渦超前于厄爾尼諾成熟期大量產(chǎn)生, 反氣旋渦滯后于厄爾尼諾成熟期大量產(chǎn)生, 而在拉尼娜期間并未發(fā)現(xiàn)明顯的規(guī)律。通過分析發(fā)現(xiàn), NECC和NEC剪切強度的變化以及NECC和SEC剪切強度的變化均滯后于Nino3.4指數(shù)的變化。反氣旋渦滯后于厄爾尼諾成熟期的大量產(chǎn)生可以通過NECC和SEC的剪切強度峰值滯后于Nino3.4指數(shù)峰值來解釋, 而氣旋渦超前于厄爾尼諾成熟期的大量產(chǎn)生則可能由于受到其他因素(比如風場)的影響, 這有待進一步研究。

[1] Fine R A, Lukas R, Bingham F M, et al. The western equatorial Pacific: A water mass crossroads [J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 1994, 99(C12): 25063-25080.

[2] Lukas R, Yamagata T, Mccreary J P. Pacific low-latitude western boundary currents and the Indonesian throughflow[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 1996, 1011(C5): 12209-12216.

[3] Hu D, Wu L, Cai W, et al. Pacific western boundary currents and their roles in climate[J]. Nature, 2015, 522(7556): 299-308.

[4] Qu T, Lukas R. The Bifurcation of the North Equatorial Current in the Pacific[J]. Journal of Physical Oceanography, 2003, 33(1): 5-18.

[5] Wang F, Song L, Li Y, et al. Semi‐annually alternating exchange of intermediate waters east of the Philippines[J]. Geophysical Research Letters, 2016, 43(13): 7059-7065.

[6] Lee S K. On the structure of supercritical western boundary currents[J]. Dynamics of Atmospheres & Oceans, 2001, 33(4): 303-319.

[7] Wyrtki K. The thermohaline circulation in relation to the general circulation in the oceans[J]. Deep Sea Research, 1961, 8(1): 39-64.

[8] Lukas R, Firing E, Hacker P, et al. Observations of the Mindanao Current during the western equatorial Pacific Ocean circulation study[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 1991, 96(C4): 7089-7104.

[9] Zhao J, Li Y, Wang F. Dynamical responses of the west Pacific North Equatorial Countercurrent (NECC) system to El Ni?o events[J]. Journal of Geophysical Research Oceans, 2013, 118(6): 2828-2844.

[10] Zhao J, Li Y, Wang F. Seasonal variation of the surface North Equatorial Countercurrent (NECC) in the western Pacific Ocean[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2016, 34(6): 1332-1346.

[11] Heron S F, Metzger E J, Skirving W J. Seasonal variations of the ocean surface circulation in the vicinity of Palau[J]. Journal of Oceanography, 2006, 62(4): 413-426.

[12] Chen L, Jia Y, Liu Q. Mesoscale eddies in the Mindanao Dome region[J]. Journal of Oceanography, 2014, 71(1): 133-140.

[13] Chen X, Qiu B, Chen S, et al. Seasonal eddy kinetic energy modulations along the North Equatorial Countercurrent in the western Pacific[J]. Journal of Geophysical Research Oceans, 2015, 120(9): 6351-6362.

[14] Early J J, Samelson R M, Chelton D B. The Evolution and Propagation of Quasigeostrophic Ocean Eddies[J]. Journal of Physical Oceanography, 2011, 41(8): 1535- 1555.

[15] Zhang Z, Wang W, Qiu B. Oceanic mass transport by mesoscale eddies[J]. Science, 2014, 345(6194): 322-324.

[16] Hsin Y C, Qiu B. Seasonal fluctuations of the surface North Equatorial Countercurrent (NECC) across the Pacific basin[J]. Journal of Geophysical Research Oceans, 2012, 117(C6): 6001.

[17] Chelton D B, Schlax M G, Samelson R M. Global observations of nonlinear mesoscale eddies[J]. Progress in Oceanography, 2011, 91(2): 167-216.

[18] Pedlosky J. Geophysical fluid dynamics[M]. 2nd ed. New York: Springer-Verlag, 1987: 710.

[19] Melnichenko O, Hacker P, Maximenko N, et al. Optimum interpolation analysis of Aquarius sea surface salinity[J]. Journal of Geophysical Research Oceans, 2016, 121(1): 602-616.

(本文編輯: 李曉燕)

Statistical analysis of North Equatorial Countercurrent area in tropical western Pacific

Lü Ming-kun1, 2, 3, ZANG Nan1, 2, WANG Fan1, 2, 4, 5

(1. Institute of Oceanology, the Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Key Laboratory of Ocean Circulation and Wave, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4. Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266071, China; 5. Marine Dynamics Process and Climate Functional Laboratory, Qingdao 266100, China)

With the development of ocean technology, more and more mesoscale ocean processes have been revealed. Mesoscale eddies are an important mesoscale ocean process that has been the subject of much research in recent decades. However, research on the spatial distribution, seasonal variation, and movement characteristics of mesoscale eddies in the northwestern Pacific is lacking. In this paper, we statistically analyzed the spatial distribution of eddies in the northwestern tropical Pacific using the eddy dataset provided by Chelton. We found that more eddies are generated in the North Equatorial Countercurrent (NECC) area (A zone, 120°–180°E, 4°–6°N) where less research effort has been focused. Moreover, the eddy radii, amplitudes, lifecycles, and nonlinear intensities are larger, the movement distances are farther, and the meridional eddy movement distances obey a gamma distribution in the A zone. Most eddies move southward in the region close to the western boundary, and most move northward far away from the western boundary. The quantity of eddies generated in the A zone exhibits obvious seasonal variation, which is mainly affected by the shear intensity of the currents. At the same time, eddy formation is affected by the ENSO in this area, and its mechanism requires further study.

mesoscale eddies; North Equatorial Countercurrent; characteristic distribution; seasonal variation; ENSO

Aug. 5, 2017

P731.2

A

1000-3096(2017)10-0067-10

10.11759/hykx20170508002

2017-05-08;

2017-06-17

國家自然科學(xué)基金項目(41406014); 中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(XDA11010204); “全球變化與海氣相互作用”專項(GASI-03- 01-01-05); 山東省科技發(fā)展計劃(2013GRC31503)

[National Natural Science Foundation of China, No. 41406014; the Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences, No. XDA11010201; the Global Change and Air-Sea Interaction Program, No. GASI-03-01-01-05; the Scientific and Technological Development Plan Project of Shandong Province, No. 2013GRC31503]

律明坤(1990-), 男, 山東膠州人, 碩士在讀, 主要從事中尺度渦旋研究, Email: qdlvmingkun@126.com; 王凡,通信作者, 研究員, 主要從事物理海洋學(xué)研究, Email: fwang@qdio.ac.cn