近日，上海交通大学海洋学院博士生郑华以第一作者的身份在物理海洋学领域国际顶级期刊《Journal of Physical Oceanography》发表题为“Observation of Abyssal Circulation to the West of the Luzon Strait, South China Sea”的研究论文，上海交通大学海洋学院为论文第一单位。论文通讯作者为海洋学院双聘教师朱小华研究员，合作者包括中国科学院海洋研究所于非研究员团队。

图1. 回收的CPIES实物图，摄于CPIES回收航次

依托国家全球变化与海气相互作用专项，自然资源部第二海洋研究所和中国科学院海洋研究所共同在吕宋海峡及台湾以东海域组织开展了我国规模最大的CPIES(Current-Pressure equipped Inverted Echo Sounder)阵列观测。该观测历经3个航次100余天的海上作业，总航程超过6000海里，实现了40个站位CPIES近400天的连续观测。CPIES的顺利布放与回收建立了国际上在该区域的最大的立体观测网，极大丰富了吕宋海峡周边海域的第一手观测资料。本研究是基于上述观测资料展开的系列研究所取得的第一项重要研究成果。

图2. 吕宋海峡西侧CPIES站位示意图。圆环表示数据覆盖情况，箭头表示深层平均流场

北太平洋深层水通过吕宋海峡入侵南海后驱动形成了南海深层气旋式环流，南海深层环流及相关多尺度动力过程是当前南海研究的热点之一。前人的研究已从不同角度验证了南海深层流场的气旋式环流结构，但这些研究大多基于水团分析、沉积物分布特征、再分析资料以及模式研究，为数不多的深层流场直接观测也多基于单点潜标或潜标断面，难以刻画大尺度深层流场的精细结构。吕宋海峡西侧海域是连接吕宋海峡和南海内区的关键海区，北太平洋深层水通过吕宋海峡入侵南海后，在海峡西侧如何运动？其形成的流场的精细结构在时空上如何变化？本研究基于在吕宋海峡西侧海域布放的28台CPIES（图2）获取的第一手观测资料展开，旨在通过直接观测解答上述关键科学问题。

图3. 吕宋海峡西侧深层流场年平均结构

图4. (a-l)吕宋海峡西侧深层流场月平均结构。(m)沿东边界（蓝）和西边界（紫）的深层流月平均流量

本研究精细刻画了吕宋海峡西侧深层流场结构，并定量描述了其时空变化特征。研究表明，该区域的深层流场呈现明显的气旋式环流结构，深层流在陡峭的东边界窄而强，在平缓的西边界弱而宽（图3）。在2500 dbar以下，沿东西边界的体积输送分别为约1.21 ± 0.93 Sv和约1.59 ± 0.95 Sv。吕宋海峡附近深层流的流场季节变化与海峡内深层流的季节变化相似，即秋末冬初强，冬末春季弱，而在南海内部，深层流夏季及初秋强，冬末和早春弱（图4）。季节信号的传播是导致海峡附近和海盆内季节变化差异的主要原因，海盆内的季节变化滞后海峡附近约7.5个月（图5）。

图5.深层流场季节信号传播。(b)-(f)中灰色阴影表示各站位深层流场流速最大时期

海盆内的深层环流在2018年8月及2019年2月出现两次减弱事件，造成深层环流减弱的潜在因素包括吕宋海峡深水入侵的减弱及对上层中尺度涡的响应。研究表明，吕宋海峡深水入侵的变化是造成上述减弱事件的主要影响因素，而源自上层的中尺度扰动的影响有限。

该研究进一步验证了南海深层的气旋式环流结构，揭示了北太平洋深层水入侵南海后在海峡西侧形成的深层流场的精细结构及季节变化特征，为研究该区域的多尺度动力过程、海盆沉积过程、水团更新、物质循环、能量平衡等提供了参考。

论文链接：https://doi.org/10.1175/JPO-D-21-0284.1