雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)深層流季節(jié)內(nèi)變異的特征和機(jī)制*

趙秋雅 汪嘉寧 張 航 張志祥 馬 強(qiáng)馬衛(wèi)東 王 凡,3,4 楊紅衛(wèi)

(1.山東科技大學(xué)數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院 山東青島 266590; 2.中國(guó)科學(xué)院海洋環(huán)流與波動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東青島 266071;3.嶗山實(shí)驗(yàn)室海洋動(dòng)力過(guò)程與氣候功能實(shí)驗(yàn)室 山東青島 266237; 4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)海洋學(xué)院 山東青島 266400)

大洋深層海洋在全球氣候變化和生物地球化學(xué)循環(huán)中扮演著重要的角色。西太平洋緊鄰歐亞大陸和我國(guó), 是全球地形最為粗糙的海域之一, 粗糙地形引起的巨大潮能耗散為深海動(dòng)力過(guò)程提供了能量, 產(chǎn)生了豐富的深層多尺度動(dòng)力過(guò)程。此外, 西太平洋上層有豐富的環(huán)流系統(tǒng)和暖池, 通過(guò)上、下層的潛在動(dòng)量能量交換會(huì)影響深海動(dòng)力過(guò)程, 因此西太平洋是開(kāi)展深海動(dòng)力過(guò)程研究的理想?yún)^(qū)域(汪嘉寧等, 2022)。季節(jié)內(nèi)振蕩是全球大洋中普遍存在的一個(gè)變異特征(Stammer, 1997), 其在上層的產(chǎn)生機(jī)制多種多樣, 如中尺度渦旋等海洋過(guò)程(Zhanget al, 2013; Wanget al,2016)和馬登-朱利安振蕩(Madden-Julian Oscillation,MJO)等大氣強(qiáng)迫過(guò)程(Matthewset al, 2007); 而在中深層海洋, 水體內(nèi)部的中尺度渦(Shuet al, 2022)和地形羅斯貝波(topographic Rossby waves, TRW)被認(rèn)為是引起季節(jié)內(nèi)振蕩的主要原因?？茖W(xué)家在中國(guó)南海(Shuet al, 2016; Quanet al, 2021; Zhenget al, 2021)、墨西哥灣(Oeyet al, 2002; Hamilton, 2009)和加拿大海盆(Zhaoet al, 2018)等地點(diǎn)陸續(xù)觀測(cè)到了TRW 的存在, 研究其變異特征和動(dòng)力機(jī)制。但這些海域的水深基本上均小于3 000 m, 而在開(kāi)闊大洋數(shù)千米的深層由于直接觀測(cè)比較少, 其季節(jié)內(nèi)振蕩的動(dòng)力機(jī)制和與上層海洋的聯(lián)系仍不明確。

雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)(Yap-Mariana Junction,YMJ)位于西太平洋, 在2 500 m 以深形成了3 個(gè)深水通道, 其中東深水通道連接馬里亞納海溝和東馬里亞納海盆, 北深水通道連接西馬里亞納海盆, 南深水通道連接雅浦海溝和西卡羅琳海盆(圖1)。YMJ 是深層經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流上、下分支攜帶南極上、下繞極深層水入侵西太平洋的首要區(qū)域, 對(duì)西太深層水的更新和變化具有極其重要的影響, 是西太平洋深海研究的熱點(diǎn)區(qū)域(Kawabeet al, 2003; Siedleret al, 2004;Wanget al, 2021; Zhouet al, 2022)。

圖1 西太平洋雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)附近的地形(水深)及其東、北、南通道位置(沿通道斷面用橫線表示), 和東通道站位(YMJ-E: 140.43°E, 10.83°N; 五角星)Fig.1 Topography of the Yap-Mariana Junction (YMJ) in the western Pacific Ocean (depth), the locations of YMJ’s eastern, southern,and northern channels (the short bars), and the eastern YMJ site (140.43°E, 10.83°N; the star)

基于雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)北深水通道的3套潛標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù), Ma 等(2019)發(fā)現(xiàn)該通道流速和等溫線振幅在季節(jié)內(nèi)尺度上隨著深度增加而增強(qiáng), 其中4 200 m 處流速振幅達(dá)到45 cm/s, 1.5 °C 等溫線振幅可達(dá)600 m, 該現(xiàn)象被形象地稱為“深海風(fēng)暴”。研究表明該處季節(jié)內(nèi)深層強(qiáng)化現(xiàn)象是由TRW 引起的, 觀測(cè)流速或等溫線振幅的垂向分布符合TRW 的波解方程, 擬合解釋方差達(dá)到90%以上, 且季節(jié)內(nèi)振蕩具有自上而下位相基本一致的特征。文章還借助高分辨模型數(shù)據(jù)討論了TRW 的兩種能量來(lái)源, 一是上層的強(qiáng)渦旋通過(guò)位渦守恒激發(fā), 二是低頻的深層背景流通過(guò)正壓和斜壓不穩(wěn)定向季節(jié)內(nèi)變異提供能量。上述工作是深層季節(jié)內(nèi)變異研究的重要進(jìn)展, 但受制于文章篇幅和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度仍有一些問(wèn)題有待解決, 比如TRW 導(dǎo)致的深層季節(jié)內(nèi)變異是否存在于YMJ 其他區(qū)域, 是否還有上述兩個(gè)機(jī)制以外的其他過(guò)程可以激發(fā)TRW, 以及在季節(jié)內(nèi)時(shí)間尺度上全水體動(dòng)力關(guān)聯(lián)的物理圖景是什么等。

本文將利用高分辨率的再分析模式數(shù)據(jù)集, 在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上對(duì)YMJ 東深水通道(圖1)深層流的季節(jié)內(nèi)變異特征、機(jī)制和全水體的動(dòng)力關(guān)聯(lián)進(jìn)行進(jìn)一步分析, 闡明該通道流速和溫度的季節(jié)內(nèi)變異機(jī)制對(duì)全面認(rèn)知南極水的入侵具有重要科學(xué)意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 GLORYS 再分析數(shù)據(jù)

本文主要使用全球海洋再分析產(chǎn)品GLORYS12V1(以下簡(jiǎn)稱GLORYS) 2017～2019 年逐日和逐月的海表面高度(sea surface height, SSH)、溫度、鹽度和流速數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品由哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)中心(Copernicus Marine Environment Monitoring Service)提供, 產(chǎn)品來(lái)源于歐洲海洋模式NEMO (Nucleus for European Modeling of the Ocean), 其經(jīng)緯度水平分辨率均為1/12°, 垂直方向分為不等間距的50 層, 層厚隨著深度增加而增大, 在表層10 m 層厚約1～2 m, 在100 m 層厚約20 m, 在1 000 m 層厚約200 m, 在3 000～5 000 m 層厚約350～450 m。GLORYS 同化了衛(wèi)星高度計(jì)、海表面溫度以及溫度與鹽度剖面等觀測(cè)數(shù)據(jù)。

Ma 等(2019)評(píng)估了GLORYS 模式數(shù)據(jù)對(duì)YMJ區(qū)域深層溫度、流速季節(jié)內(nèi)變異的模擬能力, 發(fā)現(xiàn)其可以很好地再現(xiàn)觀測(cè)的深層季節(jié)內(nèi)變異和TRW 過(guò)程。Wang 等(2021)評(píng)估和證實(shí)了GLORYS 模式數(shù)據(jù)對(duì)YMJ 區(qū)域深層經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流季節(jié)性路徑和流量的模擬能力。以上研究表明本文使用GLORYS 數(shù)據(jù)研究YMJ 區(qū)域的深層季節(jié)內(nèi)變異機(jī)制是可行的。

1.2 計(jì)算方法

其中,θ表示波數(shù)矢量K與y軸的順時(shí)針?lè)较驃A角,具體求解方法見(jiàn)Meinen 等(1993)。根據(jù)公式(3),ω>0需要滿足沿等深線方向的k為負(fù), 因此波數(shù)矢量K只能指向y軸向上的第二或者第三象限, 從而θ的范圍為0°～180° (Hamilton, 2009)。

TRW 水平波長(zhǎng)L可由公式(4)計(jì)算

其中,x和y表示東西和南北方向坐標(biāo), 計(jì)算選擇相距4 個(gè)模式格點(diǎn)(約為33.3 km)的u和v進(jìn)行。

位渦守恒公式為

其中,h表示水層厚度。

2 結(jié)果和討論

2.1 深層的季節(jié)內(nèi)能量分布

圖2 給出了YMJ 及其周邊海域2017～2019 年4 405 m 深度上季節(jié)內(nèi)水平動(dòng)能平均值和標(biāo)準(zhǔn)差值的分布。結(jié)果顯示YMJ 東深水通道位于一個(gè)季節(jié)內(nèi)動(dòng)能平均值的大值區(qū)(圖2a), 且具有較大變化(圖2b),比YMJ 其他通道的量值大4～5 倍, 這也說(shuō)明對(duì)東通道開(kāi)展研究的意義。

圖3 給出了 2017～2019 年 YMJ 東深水通道YMJ-E 站位(140.43°E, 10.83°N, 下同)處全水深季節(jié)內(nèi)動(dòng)能的時(shí)間-深度變化。季節(jié)內(nèi)能量在垂向上呈現(xiàn)兩個(gè)大值區(qū), 分別是上層1 000 m以淺和深層2 500 m以深, 中層1 500～2 500 m 處僅在2017 年2～4 月短暫出現(xiàn)大值。

2.2 TRW 及其引起的深層季節(jié)內(nèi)振蕩

圖4 為YMJ-E 站位全水深季節(jié)內(nèi)水平動(dòng)能的保能譜圖, 結(jié)果顯示季節(jié)內(nèi)能量的顯著周期在40～90 d,深層季節(jié)內(nèi)最大能量對(duì)應(yīng)的周期約為68 d。季節(jié)內(nèi)能量在表層至2 500 m 呈現(xiàn)減小趨勢(shì), 而后在2 500 m至海底呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì), 4 500 m 處季節(jié)內(nèi)能量值與表層和次表層相當(dāng), 這些定量特征與圖3 給出的定性結(jié)果是一致的。

圖4 2017～2019 年YMJ-E 站位全水深季節(jié)內(nèi)動(dòng)能的時(shí)間-深度變化能譜Fig.4 Energy spectra of time-depth variance of the full-depth intraseasonal kinetic energy in 2017～2019 at the YMJ-E Site

東深水通道為東西走向, 受此地形約束通道內(nèi)深層緯向流速遠(yuǎn)大于經(jīng)向流速, 下面我們僅對(duì)其緯向流速進(jìn)行分析。我們對(duì)2017～2019 年緯向水平流速進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(empirical orthogonal function, EOF)分解, 結(jié)果顯示其模態(tài)一和模態(tài)二的解釋方差分別為61.2%和24.5%, 第一模態(tài)可以較好地解釋水平流速的主要變化, 其特征向量代表緯向水平流速的振幅。圖5a 給出了2017～2019 年緯向水平流速EOF 第一模態(tài)的平均振幅(黑點(diǎn)), 可以看出振幅在2 800～4 400 m 呈現(xiàn)隨深度增加而增加的特征, 基本符合TRW 的特征。我們使用TRW 水平流速的波解方程[公式(1)]對(duì)振幅的垂直分布U(z)進(jìn)行擬合(圖5a 黑線), 擬合后的方程解為U(z) = 5.7 ×1 0-6cosh ( 0.002 4z), 擬合的解釋方差為93.4%, 捕獲深度為420.1 m, TRW 的波解方程可以很好地刻畫YMJ-E 站位處的水平流速振幅的垂向分布。

圖5 YMJ-E 站位2017～2019 年全時(shí)段(a)和三個(gè)事件期間(b～d)水平流速EOF 第一模態(tài)的振幅(圓點(diǎn))和TRW 波解方程擬合值(曲線)的垂向分布Fig.5 Vertical distributions of horizontal velocity amplitude of the EOF first mode (dots) and the fitting of the TRW’s theoretical wave solution (curve) at the YMJ-E Site during 2017～2019 (a) and the three events (b～d)

我們進(jìn)一步利用TRW 的頻率關(guān)系[公式(3)], 使用N和地形參數(shù)等計(jì)算TRW 頻率和周期, 驗(yàn)證其與季節(jié)內(nèi)動(dòng)能保能譜得到的能量最大值周期是否一致。N的計(jì)算基于GLORYS 模型2017～2019 年2 800～4 400 m 平均溫鹽數(shù)據(jù), 結(jié)果約為5.6×10-4s-1, 地形坡度?H取自經(jīng)過(guò)50 km2中位濾波平滑的ETOPO1地形數(shù)據(jù), 其值約為1.1×10-2。按照Meinen 等(1993)方法, 基于捕獲深度和地形參數(shù)等迭代求解出波數(shù)矢量和地形梯度之間的夾角θ約為11°。將上述數(shù)值帶入公式(3), TRW 的周期約為62 d。而季節(jié)內(nèi)動(dòng)能保能譜顯示該通道處季節(jié)內(nèi)能量的峰值周期為68 d, 兩個(gè)數(shù)值基本接近, 進(jìn)一步說(shuō)明了TRW 是引起深層季節(jié)內(nèi)能量強(qiáng)化的主要原因。

基于公式(4)計(jì)算了YMJ-E 站位處TRW 的水平波長(zhǎng), 捕獲深度取圖5a 與6b 中捕獲深度的平均值492 m, 水平波長(zhǎng)約為78 km。我們進(jìn)一步向后追蹤了YMJ-E 站位60 d 周期TRW 的傳播路徑(Maet al,2019), 發(fā)現(xiàn)它在YMJ-E 站位東南75 km 處終止(圖7),與水平波長(zhǎng)數(shù)值基本相當(dāng)。這表明YMJ-E 站位附近的TRW 主要是局地生成的, 并非由遠(yuǎn)端傳播而來(lái),下面我們來(lái)探尋TRW 局地的能量來(lái)源。

圖7 后向追蹤YMJ-E 站位(粉色圓點(diǎn))60 d 周期的TRW 能量傳播路徑(紅色)Fig.7 Backward energy path (red) for the 60-day period TRW from the YMJ-E Site (pink circle)

2.3 TRW 的能量來(lái)源

圖8 給出了YMJ-E 站位不同深度上的季節(jié)內(nèi)流速矢量的時(shí)間變化圖, 結(jié)合圖3 水平季節(jié)內(nèi)動(dòng)能的時(shí)間深度變化, 我們可以看出雖然深層季節(jié)內(nèi)流速在全部時(shí)間段展現(xiàn)出TRW 的特征, 但不同時(shí)刻水平流速和動(dòng)能的垂直分布均不相同。我們選取了3 個(gè)代表性事件: 事件一的時(shí)間段為2019 年7 月16 日至2019 年9 月8 日, 此時(shí)間段的季節(jié)內(nèi)流速和動(dòng)能在次表層存在大值區(qū), 后隨深度增加逐漸減小, 到2 866 m 后又逐漸增大; 事件二的時(shí)間段為2017 年2 月2 日至2017 年3 月24 日, 此時(shí)間段的季節(jié)內(nèi)流速和動(dòng)能在中層存在大值區(qū), 后隨著深度增加量值逐漸減小, 到3 221 m 后深層又逐漸增大; 事件三的時(shí)間段為2019 年9 月25 日至2019 年11 月15 日, 此時(shí)間段季節(jié)內(nèi)流速和動(dòng)能最大值位于深層, 上層至 3 597 m 層的量值均較小。三個(gè)事件中季節(jié)內(nèi)能量垂直分布顯著差異說(shuō)明其深層季節(jié)內(nèi)能量來(lái)源可能存在著差異, 下面我們將對(duì)三個(gè)事件進(jìn)行單獨(dú)分析來(lái)進(jìn)行探究。

圖8 YMJ-E 站位不同深度上的季節(jié)內(nèi)流速矢量的時(shí)間變化圖Fig.8 Stick diagrams of time series of the intraseasonal velocities at different depths of the YMJ-E Site

2.3.1 事件一 我們首先使用TRW 波解方程分別對(duì)事件一時(shí)間段的水平(圖5b)和垂直流速(圖6c)振幅進(jìn)行擬合。水平流速振幅的擬合方程解為U(z) = 1.6×10-5cosh ( 0.0023z), 解釋方差為95.4%, 捕獲深度為443.4 m。垂直流速振幅的擬合方程解為wrms(z)=1.1 ×10-6sinh ( 0.0017z), 解釋方差為88.6%, 捕獲深度為489.3 m。這說(shuō)明TRW 是事件一深層季節(jié)內(nèi)振蕩現(xiàn)象的主要原因。

探究事件一TRW 的激發(fā)源, 首先檢查此時(shí)間段內(nèi)不同水層的渦旋情況。圖9 給出了事件一期間代表性流速異常場(chǎng)的水平分布, 結(jié)果顯示事件一時(shí)間段內(nèi)確有一個(gè)次表層氣旋渦經(jīng)過(guò), 該渦旋分布在541～1 941 m, 其中渦心在1 452～1 941 m 相較于541～1 062 m 向西北方向傾斜。圖10a 和10b 分別給出了2017～2019 年次表層541 m 與深層2533 m 相對(duì)渦度[公式(5)]的時(shí)間變化和兩者滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)的時(shí)間變化?；瑒?dòng)相關(guān)系數(shù)計(jì)算以每個(gè)時(shí)間點(diǎn)為中心, 涵蓋前后30 d 共60 d 的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行(下同)。結(jié)果顯示在事件一時(shí)間段內(nèi), 次表層和深層的相對(duì)渦度均為正, 兩者的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.86。兩者的關(guān)系可由位渦守恒[公式(6)]進(jìn)行解釋, 次表層的氣旋渦引發(fā)上升流, 如圖6a 所示引起等溫線的上升, 從而造成深層層厚h的增加, 在同一地點(diǎn)f不變的情況下, 根據(jù)位渦守恒深層的相對(duì)渦度也應(yīng)增加, 兩者的變化應(yīng)相一致。上述分析說(shuō)明該事件中的深層TRW 是由次表層渦旋通過(guò)位渦守恒激發(fā)。另外需要指出的是在2017～2019 年時(shí)間段內(nèi), 表層沒(méi)有強(qiáng)渦旋經(jīng)過(guò)YMJ-E 站位并能夠激發(fā)深層TRW 過(guò)程。

圖10 YMJ-E 站位上層541 m (黃色)、中層1 684 m (橙色)和深層2 533 m (粉色)相對(duì)渦度(a); 上層541 m 與深層2 533 m(b)和中層1 684 m 與深層2 533 m (c) 60 d 周期上的滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)時(shí)間序列Fig.10 Time series of the relative vorticities at 541 (yellow), 1684 (orange), and 2533 (pink) m (a); correlation coefficients between relative vorticities at 541 and 2533 m (b) and at 1684 and 2533 m (c) over 60-day segments sliding with time at the YMJ-E Site

2.3.2 事件二 首先使用TRW 波解方程分別對(duì)事件二時(shí)間段的水平(圖5c)和垂直流速(圖6d)振幅進(jìn)行擬合。水平流速振幅的擬合方程解為U(z) = 6.8×10-5cosh ( 0.002z), 解釋方差為 94.8%, 捕獲深度為502.1 m。垂直流速振幅的擬合方程解為wrms(z)=1.8 ×10-7sinh ( 0.0024z), 解釋方差為81.3%, 捕獲深度為413.5 m。這說(shuō)明TRW 也是事件二深層季節(jié)內(nèi)振蕩現(xiàn)象的主要原因。

探究事件二TRW 的激發(fā)源, 同樣檢查此時(shí)間段內(nèi)不同水層的渦旋情況。圖11 給出了事件二期間代表性流速異常場(chǎng)的水平分布, 結(jié)果顯示事件二時(shí)間段內(nèi)YMJ-E 站點(diǎn)附近上層并無(wú)渦旋產(chǎn)生, 直到中層1 245 m 有一個(gè)反氣旋渦經(jīng)過(guò)YMJ-E 站點(diǎn), 該渦旋一直延續(xù)到1 941 m。圖10a 和10c 分別給出了2017～2019年中層1 684 m 與深層2 533 m 相對(duì)渦度量值的時(shí)間變化和二者滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)的時(shí)間變化, 結(jié)果顯示事件二時(shí)間段內(nèi), 中層和深層的相對(duì)渦度均為負(fù), 兩者的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.68。兩者的關(guān)系可由位渦守恒[公式(6)]進(jìn)行解釋, 中層反氣旋渦引發(fā)下降流, 如圖6a所示引起等溫線的下降, 從而造成深層層厚h的減小, 在同一地點(diǎn)f不變的情況下, 根據(jù)位渦守恒深層的相對(duì)渦度也應(yīng)減小, 兩者的變化應(yīng)相一致。上述分析說(shuō)明該事件中的TRW 是由中層渦旋通過(guò)位渦守恒激發(fā)。

圖11 事件二期間2017 年2 月17 日0.49～2 533 m 層(a～i)的流速異常量值及流速異常矢量(箭頭表示)Fig.11 Horizontal distributions of anomalous velocity magnitudes and anomalous velocity vectors (arrows) at 0.49～2 533 m (a～i) on Feb.17, 2017 during Event 2

2.3.3 事件三 我們首先使用TRW 波解方程分別對(duì)事件三時(shí)間段的水平(圖5d)和垂直流速(圖6e)振幅進(jìn)行擬合。 水平流速振幅的擬合方程解為U(z) = 4.2 × 1 0-6cosh ( 0.002 5z), 解釋方差為 97.2%,捕獲深度為400.6 m。垂直流速振幅的擬合方程解為wrms(z) = 9.6 × 1 0-8sinh ( 0.002 4z), 解釋方差為87.9%,捕獲深度為411.0 m。這說(shuō)明TRW 也是事件三深層季節(jié)內(nèi)振蕩現(xiàn)象的主要原因。

事件三時(shí)間段內(nèi)上層和其他水層流速異常水平分布圖均顯示大洋內(nèi)部沒(méi)有渦旋經(jīng)過(guò)(圖略), 這說(shuō)明渦旋不是TRW 的激發(fā)源。下面我們使用1.2.4 節(jié)渦能方程來(lái)計(jì)算季節(jié)內(nèi)總能量時(shí)間導(dǎo)數(shù)和深層平均流正壓、斜壓不穩(wěn)定性的時(shí)間變化(圖12)。結(jié)果顯示正壓不穩(wěn)定絕對(duì)值一般大于斜壓不穩(wěn)定的絕對(duì)值, 說(shuō)明正壓不穩(wěn)定的貢獻(xiàn)占優(yōu); 事件三時(shí)間段內(nèi)的季節(jié)內(nèi)總能量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)、正壓和斜壓不穩(wěn)定項(xiàng)均為正值,前兩項(xiàng)在該時(shí)間段內(nèi)數(shù)值較大且變化趨勢(shì)較為一致,這說(shuō)明事件三中平均流主要通過(guò)正壓不穩(wěn)定過(guò)程向季節(jié)內(nèi)能量轉(zhuǎn)化, 為TRW 提供了能量。此外, 2018 年9～11 月和2017 年9～11 月期間的情況與事件三相類似, 平均流也會(huì)通過(guò)正壓不穩(wěn)定過(guò)程向TRW 提供能量。在事件一中, 正壓和斜壓不穩(wěn)定值均為正值, 無(wú)法解釋季節(jié)內(nèi)總能量的減小。在事件二中, 正壓不穩(wěn)定值為負(fù)值, 斜壓不穩(wěn)定值很小, 無(wú)法解釋季節(jié)內(nèi)總能量的增加。因此, 在事件一和二中, 平均流的正斜壓不穩(wěn)定過(guò)程很可能不是TRW 的主要能量來(lái)源, 這與前面的結(jié)論相一致。

3 結(jié)論

雅浦-馬里亞納海溝連接區(qū)(YMJ)東深水通道是太平洋深層經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流攜帶南極繞極水進(jìn)入西太平洋的首要通道, 該通道流速和溫度的多時(shí)間尺度變異對(duì)西太平洋深層動(dòng)力狀況、深層水更新等具有重要意義。本文基于全球高分辨率同化模式數(shù)據(jù), 發(fā)現(xiàn)了該通道深層流和溫度存在著40～90 d 周期的季節(jié)內(nèi)變異, 通過(guò)建立全水體的動(dòng)力關(guān)聯(lián)揭示了深層季節(jié)內(nèi)變異的動(dòng)力機(jī)制。地形羅斯貝波(TRW)是引起YMJ東通道季節(jié)內(nèi)變異的主要?jiǎng)恿C(jī)制, TRW 波解方程可以解釋大部分水平和垂直流速振幅垂直分布。TRW引起深層流振幅隨深度增加而增加的結(jié)構(gòu), 在深層4 405 m 處季節(jié)內(nèi)流速振幅達(dá)23 cm/s, 1.45 °C 等溫線振幅可達(dá)800 m。地形羅斯貝波在不同時(shí)間具有不同的激發(fā)機(jī)制, 首先, 當(dāng)次表層有強(qiáng)渦旋經(jīng)過(guò)時(shí), 次表層強(qiáng)渦旋可以通過(guò)位渦守恒激發(fā)深層的TRW; 第二,當(dāng)大洋中層有強(qiáng)渦旋經(jīng)過(guò)時(shí), 中層強(qiáng)渦旋也可通過(guò)位渦守恒激發(fā)深層的TRW; 第三, 深層平均流可以主要通過(guò)正壓不穩(wěn)定向深層季節(jié)內(nèi)TRW 提供能量。