挑戰者深淵環流研究取得進展
文章來源：海洋環流觀測與數值模擬研究室（徐洪周、江會常、倪澤楷） | 發布時間：2021-07-12 | 【打印】 【關閉】
挑戰者深淵是世界上最深的深淵。它作為海洋深層的關鍵通道，對大洋深層水自南大洋向西北太平洋的輸送具有重要意義，同時深淵自身通過垂向混合實現與上層深海的水體和物質交換。由于現場觀測的匱乏，目前對于挑戰者深淵深層環流結構和深層水通量的認識還存在很大的不足。中科院深海所海洋環流觀測與數值模擬研究室聯合中科院沈自所水下機器人研究室于2018年9月在挑戰者深淵利用7000級“海翼”水下滑翔機開展了連續觀測（圖1）。通過解析觀測的高分辨率水文資料，揭示了挑戰者深淵中深層水團和環流的三維結構并研究了當地上層海洋對過境臺風的熱力學響應。
基于“海翼”滑翔機觀測的高分辨率水文資料，研究人員分析了深淵中深層水團特性、環流結構以及流經深淵的深層水流量。發現挑戰者深淵中的深層水團和環流存在復雜的三維結構（圖2）。水團結構為近似三層分布，從3000米至7000米，先從東北-西南分布型變成南-北分布型，而后逐漸變成東-西分布型；這種結構可能由地形導致的水體抬升、平流以及混合擴散過程共同作用形成。深層環流主要為隨深度減弱的西向流，且存在較大的深層水通量流經深淵。該研究結果有助于更全面地認識挑戰者深淵的水文狀況。相關研究成果（研究論文“Ocean circulation in the Challenger Deep derived from super-deep underwater glider observation”）已在國際知名地學期刊《Geophysical Research Letters》在線發表。徐洪周研究員為論文的通訊作者，博士生江會常為論文的第一作者。
在觀測期間，“海翼”滑翔機還捕捉了當地上層海洋對三個過境臺風（山竹，譚美，康妮）的熱力學響應過程（圖3a）。研究人員發現，在臺風期間，海洋上混合層的降溫為0.5-0.7？C，強風導致了混合層的層結破壞與再生成，太陽輻射及近慣性振蕩等其他過程也造成了混合層的振蕩（圖4）。研究人員還發現了臺風期間兩種分別由局地降水機制和平流機制導致的障礙層，強風強降水的同步還會造成的海洋障礙層的高頻變化。相關研究成果（研究論文“Response of the upper ocean to tropical cyclone in the Northwest Pacific observed by gliders during fall 2018”）發表在知名期刊《Acta Oceanologica Sinica》上。徐洪周研究員為論文的通訊作者，碩士生倪澤楷為論文的第一作者。
該研究工作得到了科考船“探索一號”、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院戰略重點研究計劃、中科院前沿基礎研究項目等共同資助。
Jiang, H., Xu, H., Vetter, P. A. et al. (2021). Ocean circulation in the Challenger Deep derived from super-deep underwater glider observation. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL093169. https://doi.org/10.1029/2021GL093169
Ni, Z., Yu, J., Shang, X. et al. Response of the upper ocean to tropical cyclone in the Northwest Pacific observed by gliders during fall 2018. Acta Oceanol. Sin. 40, 103–112 (2021). https://doi.org/10.1007/s13131-020-1672-3
圖1. 兩臺7000米級“海翼”滑翔機在挑戰者深淵的觀測軌跡
圖2. 位溫（θ）、鹽度（S）、位勢密度（σ4）、環流（矢量箭頭）3000、4000、5000、6000、7000米深度上的水平分布
圖3. 臺風路徑及區域衛星SST變化
圖4. 三個臺風期間的海洋上層溫度、鹽度、密度、浮力頻率剖面變化圖
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