创新研究群体项目“西太平洋海洋环流动力过程”中期工作报告
（1） 项目计划执行情况（科学目标、研究内容）；
本群体以西太平洋环流的三维结构、变异规律、动力机制及其暖池和气候效应为科研主线，从动力学角度系统深入地开展西太平洋环流研究，尤其注重西边界流在暖池热力充放中所起的作用，以及环流影响暖池与气候的过程与机理。研究内容包括三大方面：
一、 深入揭示西太平洋海洋环流的三维结构和变异规律；
二、 阐明西太平洋环流形成和变异的动力学机制；
三、 明确西太环流变异对暖池、东亚夏季气候以及黑潮预报的影响。
研究的难点在于对西太平洋环流，尤其是西边界流开展长时间序列观测，为此，自2014年项目获批启动以来，重点开展了西太平洋、印尼海和中国近海的现场调查研究。共组织了7个西太、4个印尼海综合调查航次，还有中国近海航次20余个。其中基金委西太平洋开放共享航次和中科院海洋专项西太航次，总航程45000余海里，完成CTD、XCTD观测站位300余个，建成国际上有史以来最大规模的西太平洋潜标阵列（图1、2），包括国际上首次在赤道西太5000米水深的海域，成功建设并回收了PIES观测阵，首次实现了深海三千米数据实时回传。
2014-2017年，开展了四次中国科学院海洋研究所（IOCAS）与印尼科学院海洋中心（RCO-LIPI）印尼海联合调查。在印尼内海建成有史以来最大规模的潜标观测网，涵盖印尼内海各个主要海峡（图3），国际上首次实现了西太平洋主流系与印尼内海的同步潜标阵列观测。
以上调查，为本项目研究积累了重要科研数据。所有数据覆盖2015-2016超强El Ni？o事件，对研究西太平洋和印尼贯穿流变异，及其对El Ni？o等极端气候事件的影响等重大科学问题有重要意义。目前项目进展顺利，预期后三年成果产出更多，质量更高。
项目目前发表论文149篇，其中SCI论文92篇，完成了科研计划。
（2） 主要研究成果；
1，对太平洋西边界流研究进行了总结，并对其未来变化趋势进行预测，论文发表在Nature上（Hu et al., 2015，Nature）。
系统全面地揭示太平洋西边界流系的三维结构（图4）,及其对ENSO的响应,还探讨了西边界流系统在年代际和更长时间尺度上的变化规律及其气候效应。
图1. 西太平洋海洋环流概略图（Hu et al., 2015, Nature）
2,热带西太平洋环流结构及其变异规律的潜标观测研究
西太130oE的4套潜标观测到北赤道流和北赤道潜流的平均结构及其变化规律（Zhang et al. 2017 Sci Rep）。2010-2014年棉兰老岛东部的一套深水潜标显示，棉兰老流含有丰富的三维结构，首次观测到其季节变化，与棉兰老涡的不一致，等等（Wang et al., 2016, JO）。
首次获得菲律宾以东海域全水深的流场垂向结构及其季节变化。结果显示中尺度涡对北太平洋深层西边界流有显著影响，深层西边界流的季节变化存在丰富的三维结构（Wang et al., 2017, JO）。
热带西太平洋暖池核心区潜标，首次直接观测到上层1000米范围内的流速剖面。获取了赤道流系的新的季节内变化特征。8个月连续观测，为本群体发现并命名的全球最强、最长的赤道外大洋次表层潜流NESC的存在提供了直接证据，该洋流对印尼贯穿流源区平衡及大洋环流和暖池变异等具有十分重要的意义。2014年初的海流变化，还揭示了假厄尔尼诺事件的发展过程（Wang et al. 2016 JGR-Oceans）。指出棉兰老以东的次表层流的半年反转，加深了对南北太平洋水交换过程的认识（Wang et al. 2016 GRL）。
3,发现了全球热带大洋的非Sverdrup环流结构等
利用2004年以来的Argo剖面浮标资料，使用P-vector方法克服了地转流速度零面的不确定性，发现热带西太平洋环流与经典Sverdrup环流理论有较大差异（Yuan et al. 2014 JPO），推广发现了全球热带大洋存在非-Sverdrup环流结构（Yang and Yuan 2016a CJOL）。揭示了北太平洋经向热、盐输运平均态的三维结构和季节变化，并对动力机制进行了探讨(张志春等2015《海洋科学》)。在定常流和热平衡假设下，计算得到了太平洋西边界流的经向热、盐输送（Yang and Yuan 2016b CJOL）。揭示了MUC、LUC和NEUC的气候态结构特征（Wang et a. 2015 JGR），发表后成为近一年该刊物引用率最高的的论文之一，入选主编推荐的5篇论文之一。
4,揭示了印度洋偶极子赤道波机制和印太气候可预报性的“海洋通道”机制
负位相结束的两种负反馈是：西边界反射和东风爆发（Wang and Yuan 2015 JPO)，与前期本群体成员所揭示的正位相偶极子动力机制研究成果形成体系，填补了国际空白，对印度洋，乃至太平洋年际气候变化的研究和预报具有指导意义。
群体在国际上首次提出印度洋偶极子（IOD）通过印尼贯穿流影响太平洋ENSO可预报性的“海洋通道”机制，本项目针对该机制开展了系统性深入研究。比较了大气桥和 “海洋通道”机制的相对重要性（Yuan et al. 2016 CJOL）。发现，“海洋通道”机制在IOD-ENSO滞后遥相关年代际变化的正、负位相都是存在的，但是所起的作用不同(Xu et al. 2015 AAS)。在正位相，偶极子主要是通过“海洋通道”机制影响第二年的ENSO；在负位相，赤道东 太平洋温跃层较深，“海洋通道”机制引起的温跃层变化不易直接反映到赤道东太平洋海表温度。对于SST海盆模，大气桥过程更为重要（Zhao et al. 2016 AAS）。这些成果，进一步确立了印尼贯穿流变异在热带气候变异中的重要作用。
5,发现和命名西太暖池分裂现象并揭示其在厄尔尼诺发展中的作用
过去认为西太平洋暖池内的海面温度（SST）非常均匀。我们的研究显示暖池内SST的低值区在极端厄尔尼诺年，把28.5度等温线定义的暖池分裂开。分析表明，正的风应力涡度异常和西传上升Rossby波带来的上升流加强是暖池分裂的主要原因，纬向平流扮演次要角色。暖池分裂导致强烈的西风异常加强了随后的厄尔尼诺事件，暖池分裂指数超前于Ni？o 3.4指数（Hu et al. 2017 CD）。
6,揭示了风场和温跃层效应对ENSO事件的重要作用，提出El Ni？o事件起源的一种新机制
SST正年际异常可沿太平洋的北赤道逆流路径传播到中部海区，引起西风异常，在空间上扩展至赤道区域，引发El Ni？o事件的爆发；揭示了热带不稳定波（TIW）对ENSO年际异常的正反馈作用（Zhang et al., 2016 CD; JGR）。
基于IOCAS-ICM ENSO预报模式，对2015-16年El Ni？o事件进行实时预报，并对这次事件的二次变暖过程进行分析 (Zhang and Gao 2016 Sci. Bull.)。基于IOCAS ICM对2010-12年La Ni？a事件期间热带太平洋海表温度变化的实时预报获得成功，然而其它耦合模式却大都预报失败了。研究表明，年际风应力强迫与海洋次表层上卷温度对2010-11年SST演变过程同等重要（Gao and Zhang 2017 CD，Gao C.et al. AAS）。
采用条件非线性最优扰动方法探讨了IOCAS ICM模式中造成厄尔尼诺预报最大误差增长的最优初始误差（CNPOS）结构及误差增长机制（Tao et al.2017，AAS）。结果显示海表温度场以及海表高度的CNOPs结构与预报初始时刻所在季节有关。
（3） 人才培养情况；
1、胡敦欣2016年荣获山东省最高科技奖和国家海洋局终身成就奖；
2、西太平洋海洋环流研究集体荣获“中国科学院杰出科技成就奖”；
2、袁东亮等荣获山东省自然科学二等奖；（已公示）
3、中科院百篇优秀博士论文1篇，国家奖学金1个；
4、在读硕士51人，博士62人，博士后14人；毕业硕士14人，博士29人，出站博士后6人。
（4） 国际合作与交流情况；
组织了2次大型和5次中小型国际会议，2015年10月26-28日在韩国釜山和2016年10月20日在青岛主办的大型国际会议，有总计超过360人的国际、国内学者参加。
2015年12月7-8日，在青岛主办了“西太平洋海洋环流与ENSO及中长期气候动力学研讨会”，来自国内大学院所200多人参会。
参加国际会议44个，110人次，特邀报告13个；受邀来访科学家39人，出访合作研究30人。本群体学术交流活跃，国际影响显著。
（5） 资助经费的使用情况；
收到720万元，支出274万，应付未付302万，按照相关规定按计划执行。
（6） 存在的问题及后续工作计划
国际环境原因，我们进入菲律宾专属经济区开展海洋调查受到限制，问题正在逐步得到解决。
