近日，中國科學院海洋研究所王凡研究組在利用次表層潛標觀測熱帶經圈翻轉環流（TMOC）方面取得重要進展，研究成果在Scientific Reports期刊發表。 

　　淺層的經圈翻轉環流是風生環流的重要組成部分。TMOC存在于熱帶太平洋，并嵌入到副熱帶環流中，包括赤道上升流、表層向極的流動、赤道外約5 的下降流以及溫躍層向赤道的流動。TMOC對于赤道和赤道外的熱交換非常重要，在厄爾尼諾-南方濤動 （ENSO）充放電過程中扮演著重要的角色。然而，由于缺乏實測數據，無論是熱帶太平洋TMOC的平均結構還是時間變異都沒有被實際觀測所證實。此外，西太平洋TMOC的赤道上升流可能影響暖池的表層溫度和大氣深對流，其對局地表層溫度的作用還未被研究。 

圖1. 次表層潛標陣列和SODA再分析資料觀測的平均緯向流和經向流結構

　　根據王凡研究組布放在142 E的次表層潛標陣列觀測，首次發現了熱帶西太平洋TMOC的三明治結構。2014年8月至2015年11月的平均經向流表明：在北半球，TMOC表層流向北（<80 m），溫躍層流向南（80–260 m; 22.6–26.5 ），溫躍層以下流向北（260–500 m; 26.5–26.9 ）（圖1）。根據質量守恒，這種三明治結構說明TMOC實際上是經向上閉合的雙環結構，在赤道250米以上和以下必分別對應上升流和下降流；在赤道外約6 N，上層和次表層則分別對應下降流和上升流。根據Ekman風生環流理論，局地的西風應引起表層南向流，因而無法解釋TMOC的表層北向流。 

圖2.  經過13個月低通濾波后OSCAR經向流異常、赤道緯向風異常以及Ekman pumping速度異常的時間演化

圖3. TMOC的年際和季節變異以及其對赤道表層溫度的影響

　　根據三明治分層，研究人員發現TMOC每一層均具有季節-年際變異，表層流基本可以代表TMOC整體的強度。在較長的時間尺度上，TMOC的變異主要受到赤道緯向風的調控，而與赤道外緯向風引起的Ekman抽吸無關。在2014-2015年，厄爾尼諾激發的西風異常減弱了TMOC的強度（圖2）。在季節尺度上，TMOC在冬季強，夏季弱（圖3）。 

　　潛標資料、衛星觀測資料和再分析資料進一步分析表明在厄爾尼諾期間TMOC先減弱后增強。減弱（增強）的TMOC通過將更少（更多）的溫躍層冷水帶到海表引起溫度升高（降低）。因而TMOC通過上升/下降流影響赤道表層溫度，這一過程可能影響ENSO的發展。 

　　該研究得到了青島海洋科學與技術國家實驗室鰲山科技創新計劃項目和國家自然科學基金青年基金等的支持。