近日，我所物理海洋室海洋與氣候動力學(xué)（籌）團(tuán)隊在棉蘭老流年際變異研究方面取得重要突破。該團(tuán)隊使用船載水文觀測資料和錨定潛標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)，揭示了棉蘭老流流量的年際變化和動力機(jī)制。

棉蘭老流是沿菲律賓棉蘭老島東岸向赤道流動的一支強(qiáng)流，對西太平洋暖池和熱帶氣候系統(tǒng)特別是厄爾尼諾/南方濤動（ENSO）現(xiàn)象有著重要影響。歷史上，由于缺乏觀測，對這只強(qiáng)流的研究較少。已有研究主要基于數(shù)值模式，結(jié)論與零星的實測結(jié)果不符。這一認(rèn)識不足，制約著熱帶海洋環(huán)流和氣候動力學(xué)研究的發(fā)展。

國際CLIIVAR計劃專門設(shè)立西北太平洋海洋環(huán)流與氣候?qū)嶒灒∟POCE）的研究計劃，全力攻克太平洋低緯度西邊界流的動力學(xué)問題。“十一五”以來，我國持續(xù)開展西太環(huán)流的調(diào)查研究。依據(jù)這些資料，對菲律賓以東的海流結(jié)構(gòu)和變異取得了長足的認(rèn)識，但對于西邊界流流量的變化及其動力機(jī)制仍缺乏基本認(rèn)識。

研究發(fā)現(xiàn)，2010-2011年拉尼娜冬季，棉蘭老流的流量增加了約5-10Sv。衛(wèi)星數(shù)據(jù)和模式實驗結(jié)果表明，這種年際變化受環(huán)繞菲律賓的開爾文波的傳播控制。拉尼娜期間，下降的赤道羅斯貝波在棉蘭老島以南海域激發(fā)沿岸開爾文波，從蘇拉威西-蘇祿海進(jìn)入南海，并沿菲律賓群島順時針傳播回到西太平洋，引起菲律賓東岸的海平面上升，海平面向東傾斜增加，地轉(zhuǎn)效應(yīng)導(dǎo)致西邊界流出現(xiàn)南向流量異常。厄爾尼諾年的情況則與之相反。以上結(jié)論，與過去的模式結(jié)果相反，顛覆了傳統(tǒng)的認(rèn)識。

分析表明，2010/2011年拉尼娜期間，棉蘭老流的年際輸運(yùn)異常與整個太平洋內(nèi)區(qū)經(jīng)向輸運(yùn)的積分相當(dāng)且同號，說明西邊界流年際變異在ENSO期間西太暖池的充放電過程中發(fā)揮重要作用。

棉蘭老流離開菲律賓海岸以后，在西邊界缺口海域回轉(zhuǎn)向東進(jìn)入北赤道逆流（NECC），過去關(guān)于棉蘭老流在缺口海域的路徑研究是空白。

團(tuán)隊分析1993年至2019年的衛(wèi)星高度計海表地轉(zhuǎn)流，結(jié)合潛標(biāo)觀測和衛(wèi)星水色數(shù)據(jù)印證，發(fā)現(xiàn)棉蘭老流在菲律賓以南海域有強(qiáng)烈的季節(jié)和年際擺動（Wang et al., 2024）：棉蘭老流主軸在拉尼娜年傾向于塔勞群島北部向東回轉(zhuǎn)進(jìn)入NECC北部，在厄爾尼諾年則異常大彎曲入侵北馬魯古海，再回轉(zhuǎn)與南赤道流交匯并進(jìn)入NECC南部。棉蘭老流路徑的年際移動受羅斯貝波的西向傳播影響，比尼諾3.4指數(shù)超前約2-3個月，可能對ENSO事件的發(fā)展有重要影響。

該系列研究成果，系統(tǒng)揭示了棉蘭老流流量的年際變異及其動力機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了其在西太暖池和ENSO變異中的重要作用，較完整地揭示了羅斯貝波的非線性西邊界反射，及其控制西太與邊緣海交換和西邊界流變異的動力學(xué)過程，豐富了對海洋環(huán)流動力過程的認(rèn)識，為預(yù)測未來ENSO事件和應(yīng)對氣候變化提供了依據(jù)。

該系列工作由我所袁東亮團(tuán)隊聯(lián)合中國科學(xué)院南海海洋研究所李博博士共同完成，研究成員還包括中國科學(xué)院海洋研究所王坤祥博士生等。論文發(fā)表在美國氣象學(xué)會《物理海洋學(xué)報》（Journal of Physical Oceanography）雜志上，袁東亮是論文通訊作者。研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金等項目聯(lián)合資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1175/JPO-D-23-0124.1

https://doi.org/10.1175/JPO-D-23-0125.1

圖1. 棉蘭老流年際變異動力機(jī)制示意圖。（摘自Li et al. 2024 JPO）

圖2. 棉蘭老流回轉(zhuǎn)指數(shù)（a）與海表葉綠素低值區(qū)面積（b）以及尼諾3.4指數(shù)（c）的比較。回轉(zhuǎn)指數(shù)定義為6.5oN緯線、129oE經(jīng)線與棉蘭老流主軸包圍的面積，海表葉綠素低值區(qū)定義為以上經(jīng)緯線與0.1 葉綠素濃度等值線包圍的面積。