科学研究
【科研动态】海洋学院博士生王小乔在国际知名期刊《Climate Dynamics》发表强风事件对南极近岸冰间湖区域海冰和水团特征影响最新研究成果
发布日期: 2021/07/12

近日,上海交通大学海洋学院博士生王小乔在国际知名期刊《Climate Dynamics》(近五年IF:4.709)发表题为“Impacts of strong wind events on sea ice and water mass properties in Antarctic coastal polynyas”的研究论文。论文通讯作者为海洋学院张召儒副教授,论文合作者还包括河海大学王雪竹老师、芬兰气象研究所Timo Vihma教授、上海交通大学周朦教授等,上海交通大学海洋学院为第一单位。

南极近岸冰间湖是由强下降风导致海冰产生离岸运动而形成的相对开阔水域,被称为南极“产冰工厂”。新冰生成时的盐析过程导致了高盐陆架水的生成,该水团与绕极深层水混合后最终下沉到南极海域底部,形成全球热盐环流系统中的最底层一环——南极底层水。南极气象观测站数据表明,强风事件在南极近岸区域发生十分频繁且特征较为显著,但目前对于近岸冰间湖海冰过程和高盐陆架水生成特征对强风事件的响应规律尚不清楚。本研究为理解南极高盐陆架水在短时间尺度的变异特征与机制,进而在长时间尺度上南极底层水的变异规律提供了重要启发。

图1. 1998年7月15日至8月24日两次强风事件期间普里兹湾冰间湖附近5天平均的海平面气压和风场空间分布。紫色五角星标识中山站位置 (原文图3)。

该研究基于德国阿尔弗雷德•韦格纳极地与海洋研究所(AWI)有限元海洋-海冰耦合模式FESOM(Finite Element Sea-ice Ocean Model)的模拟结果,针对东南极两个典型近岸冰间湖——普里兹湾冰间湖(Prydz Bay Polynya)和沙克尔顿冰间湖 (Shackleton Polynya)进行分析,研究了典型天气尺度强风事件对冰间湖区域海冰和水团过程的影响。多数强风事件的发生与天气尺度气旋或中尺度气旋紧密相关(图1)。基于模式分析结果发现,强风期间风速可增强2–3倍,离岸海冰流速会增加3–4倍,海冰密集度减小约20–40%,产冰速率增长2–4倍(图2)。海冰场的变化导致海洋表层盐度和混合层深度等参数出现显著响应,且该响应在强风事件结束后能够持续5–10天左右。冰间湖区域高盐陆架水水文特征对强风事件的响应具有滞后效应,在事件结束后10–15天时,表层至800米深度层冰间湖区域的高盐陆架水体积明显增加(图3)。年际变化研究揭示,南半球冬季强风事件总持续时间较长的年份,冰间湖及邻近区域深层高盐陆架水的分布范围更广且信号更强。

图2. 1998年7月15日至8月24日两次强风事件期间普里兹湾冰间湖附近5天平均的产冰速率空间分布 (原文图5)。

图3. 1998年7月15日至8月24日两次强风事件期间普里兹湾冰间湖跨陆架断面5天平均的位势密度垂向分布图。黑色等值线表示间隔为0.1 kg m-3的等位势密度线 (原文图8)。

本研究由自然科学基金极地基础科学前沿项目、上海市国际科技合作项目、上海市青年科技启明星项目、自然资源部极地专项等共同资助完成。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-021-05878-7

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