南极冰架—海洋相互作用是当前极地科学最为前沿的研究领域之一,其直接关系到南极冰盖稳定性,进而影响全球海平面的变化。紧贴南极冰架底部的冰架水羽流过程是南极冰架—海洋相互作用最具代表性但又极度缺乏研究(不论是理论、观测还是数值模拟方面)的海洋现象之一,尤其是对羽流内部垂向结构的认识几乎空白。然而揭示冰架水羽流内部垂向动力与热动力结构对定量化南极冰架底部冻融率有着非常重要的研究意义。
我实验室极地海洋与气候变化创新团队针对东南极埃默里冰架下挟冰晶过程的过冷水羽流边界层开展了大量的垂向一维模拟研究,最终得到了有观测数据支撑的AM01钻孔下羽流边界层内包括温度、盐度、流速以及悬浮冰晶浓度垂向分布的模拟结果,并通过包括平流过程、远场地转流、冰架底坡以及冰晶颗粒大小等因素的大量敏感性数值实验得出两个重要结论:1)模拟的埃默里冰架下混合层深度与悬浮冰晶浓度垂向梯度最大值所对应的深度高度一致;2)冰晶浓度引起的密度分层效应对冰架下羽流边界层动力与热动力垂向结构的影响非常显著。由此进一步指示出:现有冰架—海洋耦合模式在应用于冷腔冰架时不但需考虑悬浮冰晶过程,还应有足够的分辨率来刻画冰晶浓度的垂向分布。
图为模拟的冰架下过冷水羽流边界层内
(a)温度、(b)盐度、(c)流速、(d)冰晶浓度垂向分布
研究成果于2020年10月在Ocean Modelling上发表,题目为“Modeling the vertical structure of the ice shelf-ocean boundary current under supercooled condition with suspended frazil ice processes: A case study underneath the Amery Ice Shelf, East Antarctica”。团队骨干成员程晨副研究员为该论文的第一作者和通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金委极地基础科学前沿项目(41941007)、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。
参考文献:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S146350032030246