Вторжение тока Куросио

Движение воды из Тихого океана в западную часть Филиппинского/Южно-Китайского моря

Течение Куросио — это западное пограничное течение (ЗПТ), направленное на север в Тихом океане. Это бифуркационный рукав Северного экваториального течения , состоящий из северо-западной воды Тихого океана. Другой рукав — течение Минданао , направленное на юг . Течение Куросио протекает вдоль восточного побережья Филиппин, до 13,7 Св... ^[1] из него просачивается в пролив Лусон — промежуток между Филиппинами и Тайванем — прежде чем продолжить движение вдоль побережья Японии. Часть просочившейся воды проникает в Южно-Китайское море (ЮКМ). Это влияет на тепловой и солевой балансы, а также на механизмы циркуляции и образования вихрей в ЮКМ. ^[2] Существуют различные теории о возможных путях вторжения и о том, какие механизмы их инициируют. ^[3]

Разделение Северного Экваториального течения (СЕТ) на течения Куросио и Минданао. Антициклонический круговорот в Южно-Китайском море слабее (суб)тропических круговоротов.

Пути вторжения

Вторжение вод Куросио в Южно-Китайское море (SCS) по петлеобразному пути. Течение Куросио изменяется таким образом, что образует циклонический круговорот в проливе Лусон, из которого могут выходить вихри и проникать дальше в SCS.

Проникновение вод Куросио в Южно-Китайское море (SCS). Часть воды отделяется от потока Куросио и проникает в пролив Лусон, чтобы достичь SCS.

Вторжение вод Куросио в Южно-Китайское море по скачкообразному пути. В результате вторжения антициклонический круговорот значительно ослабевает.

На основе спутниковых данных Нэн и др. (2011) ^[4] пришли к выводу, что существует три пути проникновения течения Куросио в ЮКЦ.

Текущий на север ЗПТ (например, течение Куросио) может деформироваться в разрыве на западной границе и образовывать антициклоническую петлю тока, если разрыв достаточно широк. ^[5] Это приводит к петлеобразному пути , где вода из Куросио течет через середину пролива Лусон в ЮКС и выходит на севере пролива. Петля тока в ЮКС формируется из-за переноса Экмана, возникающего из-за северо-восточных ветров, которые толкают поверхностные воды Куросио на запад. ^[6] Антициклонические вихри могут отделяться от петли тока и проникать дальше в ЮКС, как это наблюдал Ли (1997) ^[7]

В сезон зимних муссонов интрузия Куросио усиливается. Ветры дуют в северо-западном направлении, тем самым выталкивая поверхностные воды Куросио в пролив Лусон. Это может привести к антициклоническому изгибу потока Куросио в пролив Лусон, от которого отрывается ветвь в SCS. В результате этого пути утечки к северо-западу от пролива Лусон образуется циклонический круговорот . Эта теория основана на наблюдениях DZ Qiu и др. (1984) с поплавков ^[8] , но в последнее время такая ветвь не наблюдалась ^[9]

Куросио также может пересечь Лусонский пролив и попасть в ЮКС. Это рассматривается как усиление Лусонского циклонического круговорота к западу от пролива, в то время как Куросио продолжает двигаться на север вдоль восточного побережья Тайваня. Антициклонический круговорот, обычно присутствующий в ЮКС, в результате значительно ослабевает.

Механизмы вторжения

Воздействие ветра

Пролив Лусон и SCS испытывают сезонно меняющиеся муссонные ветры; они юго-западные и сильнее в бореальную зиму и северо-восточные и слабее в бореальное лето. Это приводит к отрицательному переносу Экмана, вызванному ветром, зимой, усиливающему вторжение Куросио, и положительному переносу в бореальное лето, ослабляющему вторжение. Ветровой перенос Экмана может, таким образом, способствовать западному потоку через пролив Лусон и, следовательно, утечке Куросио в SCS. Однако исследования показали, что менее 10% переноса через пролив Лусон обусловлено чисто ветровым потоком Экмана. ^[10] Тем не менее, ветровой дрейф Экмана все еще влияет на угол притока и скорость вторжения Куросио ^[11]

Межбассейновый градиент давления

YT Song (2006) наблюдал накопление воды на тихоокеанской стороне пролива Лусон, ^[12], что приводит к градиенту давления поперек пролива. Это может спровоцировать изгиб течения Куросио в пролив Лусон, что в конечном итоге приведет к утечке.

Спутниковые данные показывают тенденцию к снижению силы интрузии Куросио с течением времени, что коррелирует с уменьшением градиента давления через пролив Лусон, тем самым поддерживая эту теорию. Однако точный механизм интрузии, вызванной градиентом давления, пока не полностью изучен.

Предложенное уравнение, описывающее транспорт между бассейнами Южного Полярного круга и Тихого океана, основано на двухслойной модели океана. ${\displaystyle Q}$

${\displaystyle Q={\begin{cases}{\frac {g}{f}}H_{1}\Delta \eta +{\frac {H_{2}}{2f}}g'\Delta h,&{\text{if }}R<W_{0}\\{\frac {g}{f}}H_{1}\Delta \eta +\kappa \left({\frac {2}{3}}\right)^{3/2}H_{2}W_{0}{\sqrt {g'\Delta h}},&{\text{otherwise}}\end{cases}}}$

Он зависит от глубины поверхности и дна и соответственно разницы высот поверхности моря между двумя бассейнами и разницы высот интерфейса слоев между двумя бассейнами . Радиус деформации Россби использует приведенную силу тяжести , определяет направление градиента давления и является шириной пролива. ${\displaystyle H_{1}}$ ${\displaystyle H_{2}}$ ${\displaystyle \Delta \eta }$ ${\displaystyle \Delta h}$ ${\displaystyle R={\frac {\sqrt {2g'\Delta h}}{f}}}$ ${\displaystyle g'={\frac {g\Delta \rho }{\rho _{0}}}}$ ${\displaystyle \kappa =\pm (\Delta p_{b}-\Delta \eta )}$ ${\displaystyle W_{0}}$

Согласно этому механизму, описывает транспорт в верхнем слое пролива Лусон, который находится под влиянием геострофического баланса. Эта модель имеет несколько недостатков: она делит океан только на два слоя, что снижает точность, а результат модели сильно зависит от разграничения бассейнов ЮКЗ и Тихого океана... ^[13] ${\displaystyle H_{1}\Delta \eta }$

Бета-эффект и гистерезис

Бета -эффект описывает изменение параметра Кориолиса с широтой. Этот эффект заставит WBC, например течение Куросио, вторгнуться в меридиональный зазор. ^[14] Затем вторжение может либо проникнуть в зазор, либо перепрыгнуть через него, продолжая свой поток с другой стороны. Какой путь потока произойдет, зависит от соотношения инерции потока (которая поощряет перепрыгивание) к бета-эффекту (который поощряет проникновение). Также может быть переход между состояниями потока, когда это соотношение изменяется. Два различных состояния потока могут возникнуть из-за одних и тех же внешних воздействий в зависимости от прошлого состояния потока; в системе есть гистерезис ^[15] ${\displaystyle f}$

Сохранение потенциальной завихренности

Исследования Нана и др. (2011) ^[16] показывают, что во время вторжения Куросио в SCS потенциальная завихренность должна сохраняться по всему проливу Лусон. Это означает, что вторжение должно иметь форму токовых петель или колец, которые вращаются либо циклонически, либо антициклонически в зависимости от баланса потенциальной завихренности. Уравнение, описывающее это движение ^[17], относится к бета-плоскости без трения в устойчивом состоянии с уменьшенной гравитацией.

${\displaystyle {\frac {d\theta }{dy}}\sin {\theta }=-{\frac {\beta }{\nu _{c}}}+{\frac {\nu _{c0}}{\nu _{c}}}{\frac {d\theta }{dy}}{\bigg |}_{y=0}\sin {\theta _{0}}}$

Здесь — скорость потока в текущем ядре, а — угол между вектором скорости и положительной осью. Обратите внимание, что модель зависит от скорости притока и угла . Однако эта теория основана на предположении об устойчивом состоянии, что нереалистично, поскольку процесс вторжения Куросио нестабилен. ${\displaystyle \nu _{c}}$ ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle \nu _{c0}}$ ${\displaystyle \theta _{0}}$

Вихревая активность

Вблизи побережья Лусон-Тайвань, особенно к востоку от оси Куросио, имеется множество вихрей. Большинство вихрей распространяются на запад со средней скоростью 7,2 см/с ^[18] и отклоняются течением Куросио. Это может быть источником вторжения Куросио в SCS. Однако лишь немногие вихри из Тихого океана могут распространяться в пролив Лусон, поскольку он заблокирован течением Куросио. Мезомасштабные вихри могут влиять на силу Куросио и угол его впадения в пролив Лусон, изменяя локальный фоновый поток. Кроме того, сезонные изменения силы и частоты вихрей коррелируют с сезонными изменениями вторжения Куросио и переноса в проливе Лусон, что позволяет предположить, что эти два явления тем не менее могут быть связаны.

Последствия вторжения Куросио

Вода, вторгающаяся в северную часть SCS из течения Куросио, относительно богата питательными веществами. Поэтому она обогащает запасы растворенного органического вещества и усиливает окисление аммиака в SCS. Бактерии и фитопланктон используют эти ресурсы для роста и поддержания своей биогеохимической активности. Микрозоопланктон особенно страдает от притока питательных веществ, поскольку у него ограниченные транспортные механизмы по сравнению с зоопланктоном ^[19]

Интрузия течения Куросио окислила и увеличила соленость осадочной среды к северо-западу от острова Лусон в Южно-Калифорнийском регионе. Интрузия переносит осадок с высокой концентрацией иллита и хлорита со всего Тайваня на юго-запад в глубоководную среду. Осадок реки Жемчужина с высокой концентрацией каолинита и титана также переносится интрузией на юго-запад ^[20]

Ссылки

1. Чу, ПК; Ли, РФ (2000). «Изопикническая циркуляция поверхности Южно-Китайского моря». Журнал физической океанографии . 30 (2419): 2419. Bibcode : 2000JPO....30.2419C. doi : 10.1175/1520-0485(2000)030<2419:SCSISC>2.0.CO;2 .
2. Ку, Т.; YY, Ким (2004). «Может ли транспорт через пролив Лусон сыграть роль в передаче воздействия ЭНЮК в Южно-Китайское море?». Журнал климата . 17 (3644): 3644. Bibcode : 2004JCli...17.3644Q. doi : 10.1175/1520-0442(2004)017<3644:CLSTPA>2.0.CO;2.
3. Нэн, Ф.; Сюэ, Х. (2015). «Вторжение Курисио в Южно-Китайское море: обзор». Прогресс в океанографии . 137 (314).
4. Нан, Ф.; Сюэ, Ф. (2011). «Идентификация различных типов вторжения Куросио в Южно-Китайское море». Ocean Dynamics . 61 (1291): 1291. Bibcode : 2011OcDyn..61.1291N. doi : 10.1007/s10236-011-0426-3. S2CID  55249343.
5. Ли, Л. (1997). «ОТДЕЛЬНЫЕ КОЛЬЦА КУРОСИО В ЮЖНО-КИТАЙСКОМ МОРЕ». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
6. Фаррис, А.; Уимбуш, М. (1996). «Вызванное ветром вторжение Куросио в Южно-Китайское море». Журнал океанографии . 52 (771): 771–784. doi :10.1007/BF02239465. S2CID  130364656.
7. Ли, Л. (1997). «ОТДЕЛЬНЫЕ КОЛЬЦА КУРОСИО В ЮЖНО-КИТАЙСКОМ МОРЕ». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
8. Qiu, DZ; Yang, TH (1984). «Течение, направленное на запад в северной части Южно-Китайского моря летом». Tropic Oceanography . 3 (65).
9. Фэнци, Л.; Лэй, Л. (2002). «Водные массы в Южно-Китайском море и водообмен между Тихим океаном и Южно-Китайским морем». Журнал океанографического университета Китая . 1 (19): 19. Bibcode :2002JOUC....1...19L. doi :10.1007/s11802-002-0025-5. S2CID  127591940.
10. Ку, Т.; YY, Ким (2004). «Может ли транспорт через пролив Лусон сыграть роль в передаче воздействия ЭНЮК в Южно-Китайское море?». Журнал климата . 17 (3644): 3644. Bibcode : 2004JCli...17.3644Q. doi : 10.1175/1520-0442(2004)017<3644:CLSTPA>2.0.CO;2.
11. Кюль, Дж. Дж.; Шеремет, ВА (2009). «Идентификация катастрофы каспа в западном пограничном течении, прыгающем через разрыв». Журнал морских исследований . 67 (25): 25–42. doi :10.1357/002224009788597908.
12. Song, YT (2006). «Оценка межбассейнового транспорта с использованием давления на дне океана: теория и модель для азиатских окраинных морей». Журнал геофизических исследований . 111 (C11). Bibcode : 2006JGRC..11111S19S. doi : 10.1029/2005JC003189.
13. Нэн, Ф.; Сюэ, Х. (2015). «Вторжение Курисио в Южно-Китайское море: обзор». Прогресс в океанографии . 137 (314).
14. Стоммель, Х.; Аронс, А. Б. (1959). «О глубинной циркуляции Мирового океана — II. Идеализированная модель схемы и амплитуды циркуляции в океанических бассейнах». Deep Sea Research . 6 (217).
15. Кюль, Дж. Дж.; Шеремет, ВА (2009). «Идентификация катастрофы каспа в западном пограничном течении, прыгающем через разрыв». Журнал морских исследований . 67 (25): 25–42. doi :10.1357/002224009788597908.
16. Нан, Ф.; Сюэ, Ф. (2011). «Идентификация различных типов вторжения Куросио в Южно-Китайское море». Ocean Dynamics . 61 (1291): 1291. Bibcode : 2011OcDyn..61.1291N. doi : 10.1007/s10236-011-0426-3. S2CID  55249343.
17. Янг, Г.; Ван, Ф. (2013). «Мезомасштабные вихри в северо-западной субтропической части Тихого океана: статистические характеристики и трехмерные структуры». Журнал геофизических исследований: Океаны . 118 (1906): 1906. Bibcode : 2013JGRC..118.1906Y. doi : 10.1002/jgrc.20164 .
18. Янг, Г.; Ван, Ф. (2013). «Мезомасштабные вихри в северо-западной субтропической части Тихого океана: статистические характеристики и трехмерные структуры». Журнал геофизических исследований: Океаны . 118 (1906): 1906. Bibcode : 2013JGRC..118.1906Y. doi : 10.1002/jgrc.20164 .
19. Сан, Пин; Чжан, Силу; Ван, Ин; Хуан, Бангкуин (2021). «Биогеографическая роль вторжения течения Куросио в сообщество микрозоопланктона в пограничной зоне северной части Южно-Китайского моря». Микроорганизмы . 9 (5): 1104. doi : 10.3390/microorganisms9051104 . PMC 8161332. PMID  34065542 . 
20. Лю, Цзяньго; Сян, Ронг; Чэнь, Мухонг; Чэнь, Чжун (2011). «Влияние интрузии течения Куросио на среду осадконакопления в северной части Южно-Китайского моря: доказательства из записей поверхностных осадков». Морская геология . 285 (1): 59–68. Bibcode : 2011MGeol.285...59L. doi : 10.1016/j.margeo.2011.05.010.