为展现我院优秀校友风采,拓宽学生科研视野,海洋与大气学院组织“同心·问海”优秀校友系列报告。7月19日,我院优秀校友特拉华大学海洋科学与政策学院梁鑫峰副教授应邀作为第13期(总第95期)嘉宾,作题为“Mean Currents, Eddies, and Their Interactions in the Northwestern Atlantic Ocean and Its Marginal Seas”的学术报告,报告由海洋与大气学院杨庆轩教授主持。
首先,针对中尺度涡能否“连通”热带大西洋与墨西哥湾这一问题,梁鑫峰教授团队通过统计分析该区域三十余年间中尺度涡的路径及性质特征,指出有些源自热带大西洋的中尺度涡可以最终到达墨西哥湾并影响当地的“Loop Current”,从频次来看每年至少一次。这些涡旋携带着来自亚马逊河以及奥里诺科河的淡水、盐度、叶绿素浓度特征不断运动,从而促进不同海域间的水体性质交换。同时,在运动过程中,这些长距离传播的涡旋会不断与地形相互作用,导致涡旋的性质不断地发生弱化/强化。
接下来,梁鑫峰教授针对北巴西流区域涡旋性质变化的主导机制和动力过程进行了深入分析。基于多尺度子空间变换,通过对多套数值模拟及再分析资料进行能量诊断,梁教授团队指出斜压不稳定是北巴西流区域及其以西区域涡动能季节变化的主导机制,而在其东部区域,诸如平流等非局地过程则决定涡动能断季节变化。
此外,梁鑫峰教授还发现加勒比海区域平均流与涡旋的年代际变化受到ENSO的影响。一方面,ENSO通过调整风场改变了南北方向海表面高度的差异,进而影响了加勒比海区域的平均流强度;另一方面,ENSO与局地斜压不稳定表现出高度相关性,从而调控着该区域涡动能的年代际变化。
最后,现场师生与梁鑫峰教授展开了深入讨论,针对中尺度涡跨越岛链的机制、不同多尺度分离方法的优劣性、中尺度涡与地形的相互作用、不同区域涡动能变化的不同机制等问题进行了深入探讨,活动现场气氛十分热烈。
图:梁鑫峰教授报告现场照
附:“同心·问海”优秀校友系列访谈——梁鑫峰
1.自大西洋产生的涡旋在向墨西哥湾传播过程中,其强度会发生明显变化,在某些区域甚至几乎消失后又形成新的涡旋,请问这还能看作是来自大西洋的涡旋吗?
答:
自大西洋产生的涡旋在传播至Lesser Antilles时,会被这岛链阻挡并发生显著耗散。然而,这些涡旋在消散过程中会以“扰动”的形式从不同岛屿之间的通道跨过岛链,在岛链的西侧发展成长为新的涡旋,并继续向墨西哥湾区域传播。所以,虽然跨越岛链的确实不是同一个涡旋,但这两个涡旋在动力过程上是连续统一的。第一个涡旋与岛链地形相互作用产生扰动是第二个涡旋生成与发展的先决必要条件,而第二个涡旋所具有的水体性质也在相当程度上与第一个涡旋类似。正是通过不同涡旋之间的接力作用,热带大西洋的信号最终可以传递至墨西哥湾区域,因此中尺度涡“连通”了热带大西洋与墨西哥湾。
2.请问您在统计分析涡旋特征时,是否有部分涡旋能够直接跨过Lesser Antilles,而不是以“接力”的形式发展?
答:
涡旋很难直接跨过这里的岛链。Lesser Antilles这里的岛屿数量很大且非常密集,这导致岛屿之间通道的尺度远小于中尺度涡的特征尺度,因此中尺度涡几乎不可能在保持自身形态的同时跨过岛链,往往是中尺度涡的一部分“挤过去”形成新的中尺度涡,然后继续向西北方向传播,又会遇到新的岛链,发生类似的动力过程,直至传入墨西哥湾。因此,这里所讲的中尺度涡与通常讲的严格“保守性”的中尺度涡还是有差异的,它在传播过程中会与周围水体发生明显的物质交换。
3.在您的工作中,中尺度涡的振幅会随着底地形的变化发生强化或弱化,请问这个地形是什么尺度,有考虑小尺度地形的影响吗?
答:
目前工作中考虑的还是比较大尺度的地形,从水深变化可以看到,这里考虑的是水平尺度达几千公里的运动,相应的地形也在数千米深度范围内变化,主要对应了海脊这样的大尺度地形对中尺度涡的影响。虽然没有体现小尺度地形的作用,但可以合理推测小尺度的地形也会影响中尺度涡的耗散,从而影响中尺度涡的强度和振幅。
4.您作为海大的优秀校友,在物理海洋领域耕耘已久、成果累硕,请问您对正在海大求学的广大学子有什么劝诫和期许?
答:
总结我这么多年以来的学习、工作和科研经历,有几点经验分享给还在求学的各位同学。一是重视理论基础。求学阶段是我们全面扎实掌握理论基础的最佳时机,真正理解基本理论概念是顺利开展科研工作的基础与核心。二是目光高远的同时从细微处着手。很多同学刚刚上手就聚焦重大难题,从而认为手上开展的“小”工作不重要、没有意义。但重大的科学发展往往是一小步一小步积累而来的。第三个建议是最常见但最难做到的,珍惜时间。做科研最注重积累,只有通过长时间的工作付出,才能做到厚积薄发、有所收获。