近日，中科院海洋所袁東亮研究團隊在北太平洋次溫躍層環流研究中取得“0-1”的突破。團隊前期預研究發現了北太平洋存在一支超長、超強的次溫躍層海流，命名為“北赤道次表層流（NESC）”，位于5°N附近北赤道逆流之下，貫通整個太平洋海盆向西流動，進入印尼貫穿流源區，是赤道太平洋水團進入印尼海和印度洋的唯一通道。
大洋風生環流動力學理論于上世紀40年代建立，主要揭示大洋上層環流由風旋度驅動，并由西邊界流閉合的動力機制。現代溫躍層理論于上世紀80年代建立，包括位渦均一化理論和通風溫躍層理論，強調大洋主溫躍層之下，除西邊界流回流區和通風溫躍層以外，海洋環流難以被驅動，存在所謂靜止不動的陰影區，與實際海洋觀測不符。上世紀80年代胡敦欣等在西太平洋發現棉蘭老潛流等潛流，無法用現代大洋溫躍層理論解釋，顯示經典溫躍層理論存在局限性，這些潛流機制長期困擾著國際海洋學家，次溫躍層環流的動力機制也是現代大洋環流動力學研究的國際熱點和難點。
袁東亮團隊對北赤道次表層流三維結構、變異規律與動力機制開展研究，利用潛標測量、船載ADCP海流測量，并與Argo地轉流數據結合，證實NESC是一支橫跨整個北太平洋海盆流動的海流，具有顯著的季節-年際尺度的變化，在夏季和拉尼娜期間變強，在冬季和厄爾尼諾期間變弱。
NESC體積輸運及其年際異常
使用線性連續層化模式（LCSM ），團隊揭示了大洋次溫躍層環流的動力機制。研究指出，包括NESC在內的潛流，其形成機制是由大尺度環流的靜力平衡和海面、海底動力邊界條件約束決定。由于熱帶大洋層結的低階斜壓模態在溫躍層附近存在零點，前幾個斜壓模態的疊加造成了強的表層流與弱的潛流，模式成功再現了太平洋赤道流系的主要海流及其潛流。該理論與經典環流理論的本質區別，在于考慮了海底邊界的約束。經典理論假設約化重力模型，忽略了底邊界的影響。
NESC與上層NECC反向的動力機制解釋以及赤道太平洋斜壓模態結構與LCSM模擬結果
研究還顯示，NESC的季節變化是由中、東赤道太平洋季節變化的風應力旋度，通過激發向西向下傳播的斜壓羅斯貝波強迫的。研究團隊首次使用連續層化斜壓羅斯貝波的解析解，成功了再現了NESC緯向流的季節變化。
這一系列研究揭示了NESC等大洋潛流的形成機制具有一般性，可以推廣到其它海域。新理論克服了現代大洋溫躍層環流理論中存在靜止的“陰影區”的缺陷，是對大洋溫躍層理論的重要修正。相關研究成果發表在Scientific Reports和 Journal of Physical Oceanography雜志上。
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Yang, Y., X. Li, J. Wang, and D. Yuan*, 2020: Seasonal variability and dynamics of the Pacific North Equatorial Subsurface Current. J. Phys. Oceanogr., 50, 2457-2474, doi: 10.1175/JPO-D-19-0261.1.
Li, X., Y. Yang, R. Li, L. Zhang, and D. Yuan*, 2020: Structure and dynamics of the Pacific North Equatorial Subsurface Current. Sci. Rep., 10:11758,https://doi.org/10.1038/s41598-020-68605-y.（信息來源：海洋網）
