海洋锋面作为海洋中最具代表性的中尺度动力过程之一,对于海洋的物理生态环境具有重要影响,是开展区域动力过程、海气相互作用、生态系统研究的基础。本研究利用卫星遥感海表温度数据,采用前期研发的锋面检测算法,实现了对每日海表温度锋面的定位(图1),进而得到每月的锋面频率,用以刻画锋面的时空特征。
图1. 加州海域(上)海表温度、(中)温度梯度、(下)温度锋面的分布特征示例
通过分析每月锋面频率的变化特征,发现东太平洋具有八个锋面活跃的区域(图2),主要分布在近岸和赤道开阔大洋海域。其中近岸锋面的主要特征体现为季节性变化:中纬度区域受到沿岸赤道方向风场的作用,产生近岸上升流将冷水带至海表,驱动了锋面的产生,在当地夏天达到峰值,并在风场、涡旋、罗斯贝波的持续作用下,锋面向远岸迁移,最终移动至远岸进而对开阔大洋动力环境产生影响;赤道区域受到山麓地形的影响,风场通过山间时得以增强,引起的垂向混合导致近岸水温降低,与远岸的暖水间形成锋面,对于局地海洋动力过程和中尺度海气耦合具有重要作用。
图2. 东太平洋(左)锋面活跃的八个区域、(右)风应力旋度及风应力
赤道开阔大洋区域,在风场的作用下形成赤道上升流,驱动了锋面的产生。锋面在罗斯贝波和赤道不稳定波的共同作用下,呈现出西传的特征。通过分析锋面的年际变化与ENSO的关系,发现在厄尔尼诺年份赤道区域形成风场幅聚而减弱上升流,因此锋面活动显著降低(图3)。由于锋面活动相较ENSO指数具有一定的提前性,因此能够利用赤道区域锋面特征预示厄尔尼诺等事件的发生。