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热带西太平洋次表层水和中层水分布特征及其年代变化

张艳慧  
【摘要】: 热带西太平洋是一个流系和水团分布十分复杂的海域。其中,西太平洋暖池是世界上驱动大气环流的最大热源之一,它的变动是ENSO循环的根源,对全球年际气候变化有巨大影响;流经此地的太平洋低纬度西边界流(LLWBCs)是热带、副热带海洋环流的重要部分,对跨赤道和跨纬带质量、热量和盐量的输运有很大贡献;印度尼西亚贯通流(ITF)将太平洋海水输送到印度洋,在全球热盐环流中起重要作用。热带西太平洋是一个在别处形成的几种水团的交汇区。许多起源于中、高纬度海域的次表层和中层水团,由不同流系带入和带出这个海域。热带西太平洋水团分布及其变化,与各种时间尺度的大尺度海洋环流和全球水循环变化密切联系,所在位势密度层次越深,所关联的气候变化时间尺度越长。因此,研究该海域次表层水和中层水的分布、扩散及其变化特征,对大洋环流动力学和气候变化研究有重要意义。 该海域比较为人所熟知的是形成于南北太平洋中部的北太平洋热带水(NPTW)和南太平洋热带水(SPTW),以及起源于高纬度海域的北太平洋中层水(NPIW)和南极中层水(AAIW)。关于他们在热带西太平洋的去向问题一直是科学家们关注的焦点,至今没有定论。热带西太平洋是否存在其他次表层水和中层水,也是一个饶有趣味的问题。同时,关于从太平洋进入印度洋的ITF起源问题引起越来越多的关注,并仍然存在争议。因此,为了了解在全球海洋热盐环流中起重要作用的ITF的特性,确定哪些次表层水和中层水从太平洋进入和如何进入印度尼西亚海是非常重要的。 本文利用中国ARGO资料中心提供的ARGO延时处理资料和美国NODC提供的WOD01中的高分辨率CTD资料,运用盐度极值法确定水团的核心,通过水团核心位置的分布及变化反映热带西太平洋次表层水和中层水的分布及其起源和归宿问题,试图获得较以往更加准确的NPIW和AAIW以及NPTW和SPTW的扩散特征,对新发现的西太平洋热带水(WPTW)和西太平洋热带中层水(WPTIW)的水团性质、分布特征,成因和起源进行了比较系统的分析。在此基础上,分析上述次表层水和中层水20世纪八九十年代以来的年代变化特征,以及ITF在不同层次上的水源和路径。主要结果如下: (1)在次表层SPTW在137°E以西跨越赤道后,在131°E以东几乎没有越过5°N,但在131°E以西可局部影响到6°N,棉兰老冷涡和哈马黑拉暖涡的涡混合输运在这一局部过程中可能起主要作用。NPTW主要位于10°N-20°N之间,在NEC输送下从东向西一直延伸到菲律宾沿岸,分成向北和向南两个分支,南分支在130°E以西沿棉兰老沿岸向南扩散大约到2°N,部分向西进入苏拉威西海,部分与SPTW相遇后有向东扩散的趋势。 (2)在中层AAIW几乎齐头并进地向北扩散到12°N-13°N,在125°E附近向北可以到达13°N左右。NPIW的主体分布在10°N以北、122°E以东,呈东北向西南的扩散趋势,在132°E以西至棉兰老沿岸之间可以到达4°N附近。 (3)在已知的NPTW与SPTW之间,发现一个以往从未被报道过的次表层水,称之为WPTW。WPTW存在于3°N-12°N之间,核心盐度约34.8psu,位势密度约在23.7σθ-24.7σθ之间。WPTW具有与NPTW和SPTW一样的高盐特征,但盐度极大值低于NPTW和SPTW。WPTW与NPTW一样,起源于北太平洋蒸发大于降水的区域,但更加往东和往南(140°W以东,10-25°N)。由NEC南翼携带向西到达西边界后,部分经NECC向东折回,被局限在NEC与NECC之间的狭长水域。与源地相近的NPTW相比,WPTW更多地参与热带流涡再循环,而NPTW主要地参与副热带流涡再循环。由于WPTW起源地和路径与ITCZ相邻,在ENSO循环中起什么作用值得关注。 (4)1°N-10°N之间分布着一片盐度比较均匀、呈现垂向盐度极小值特征的中层水。在以往研究中未给予重视,本文称为WPTIW。WPTIW在180°以西区域的核心密度位于26.0σθ-26.5σθ,1°N-10°N之间,180°以东区域核心密度范围扩大到25.3σθ-26.4σθ之间,经向范围减小到3°N-8°N,核心盐度稍大。180°以西的WPTIW主要由NPIW较浅部分和来自南半球的AAIW与SPTW之间的过渡水混合而成,由于西向NEC、SEC和东向NECC的强剪切搅拌,使得其盐度比较均匀而且相对独立。180°以东的WPTIW核心密度层次较浅,它的形成除了有SSM、NPIW较浅部分与AAIW和SPTW之间的过渡水互相混和的因素之外,还由于来自热带东太平洋的中层高盐水的入侵。与NPIW、AAIW等起源于亚极地海域不同的是,WPTIW是热带内部再循环的产物。 (5)在20世纪八九十年代和2000年以后这两个时期,上述各次表层水和中层水在热带西太平洋扩散和在西边界附近交织在一起的总体态势基本一致。两个时期相比较,SPTW向北扩散程度有所加大,由前一时期的5°N,进一步扩散到6°N-7°N;NPTW在西边界附近的向南扩散程度有所削弱,在2002-2005年间只向南扩散到4°N,而前一个时期则可向南扩散到2°N。AAIW在西边界附近向北扩散程度有所加大,在2002-2005年到13°N附近,而前一个时期只到达11°N。NPIW在西边界附近的向南扩散程度有所削弱。 (6)在不同层次上,南、北太平洋水进入ITF的路径是不同的。ITF的次表层水源基本上可以确定主要来自北太平洋,中层水源既有北太平洋,也有南太平洋。其中北太平洋次表层水和中层水经苏拉威西海、望加锡海峡到达弗罗勒斯海,层次越深趋势越明显。南太平洋次表层水没有进入苏拉威西海和马鲁古海,AAIW则明显是经哈马黑拉海峡和马鲁古海峡到班达海。马鲁古海峡在各个层次上都不像是ITF水源通道,在某些层次上反而像是印度洋海水进入太平洋的通道。


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