袁东亮指导博士论文取得重要理论突破

发布时间:2020-09-15 文章来源:

    

  2020821日上午,中科院海洋所海洋环流与波动重点实验室谭舒文、杨亚两位博士研究生的毕业论文答辩会,在中科院海洋所行政楼举行。胡敦欣院士担任答辩委员会主席,陈大可院士、王凡所长、吴德星教授、田纪伟教授、魏泽勋研究员、刘志宇教授、尚晓东研究员、孙澈研究员和美国伍兹霍尔海洋研究所Lawrence J. Pratt博士作为答辩委员会委员出席了线上(线下)会议。

  在导师袁东亮研究员的悉心指导下,这两篇博士论文取得了西太平洋和印尼海环流研究的重要成果。

  谭舒文的博士论文题目为“印尼海及太平洋深层关键通道的溢流动力过程和混合分析”。利用袁东亮课题组在印尼海全水深断面的观测数据,使用现有理论以及开发新理论,对印尼海利法马托拉海峡深层溢流以及太平洋萨摩亚深层海峡的水力控制进行研究。历史上位于印尼海的深层关键通道——利法马托拉海峡底层溢流的水力特性、混合和卷携过程均没有得到充分的观测及分析,太平洋的萨摩亚通道是南太平洋深海水团进入北太平洋的关键瓶颈,存在多条通道连接。历史上缺乏针对多通道溢流的旋转水力学理论,阻碍着对深层环流动力过程的理解。谭舒文论文取得如下重要成果:

  1. 首次确认利法马托拉海峡底层溢流具有水力控制特征,因而可以使用堰流公式对利法马托拉海峡流量进行了估算,所得结果(2.2 Sv -2.8 Sv)与潜标测量结果接近。还估算了海槛下游的跨密度面扩散系数,发现是大洋内区混合系数的200-1000倍。进而给出上层水体被卷携的流量估计为0.6 Sv-1.2 Sv。据此,估算班达海内部平均的跨密度面扩散系数为1.6±0.5×10-3 m2 s-1

  2. 将传统的单一通道大洋水力控制的溢流流量计算公式拓展到多通道连接的海盆情形,量化了溢流在临界断面处的东向强化及其流量最大极限;据此估算了南太平洋的萨摩亚海峡的流量为6.0 Sv-7.4 Sv,与现场潜标观测一致。

  以上结果有利于深层环流的长期监测和气候学研究。

  杨亚博士论文“太平洋北赤道次表层流的结构、变异与机制”,基于Argo剖面漂流浮标的温、盐剖面观测数据和停留层速度数据、船载及潜标海流计观测数据,使用连续层化环流模式,对太平洋北赤道次表层流开展研究,首次使用连续层化罗斯贝波解析解,成功模拟大洋次表层纬向速度场,是动力学研究的进步。论文取得如下重要创新性成果:

  1. 揭示NESC的平均流结构和温盐特征:位于北赤道逆流之下,横跨整个太平洋向西流动,水团主要是北太平洋中层水,并混合部分南太平洋高盐水,抵达印尼贯穿流源区,并有夏季进入印尼海的趋势;

  2. 阐明NESC在西太平洋夏强冬弱,季节变化机制是中东太平洋热带辐合带风场变化,通过斜压罗斯贝波的垂直传播,强迫西太平洋次温跃层环流变化;

  3. 揭示NESC形成机制是环流静压平衡与海面、海底边界条件约束所致:海面风应力旋度强迫海洋低阶斜压模态的叠加形成次温跃层潜流,该机制可以推广到其它海域,具有一般性。该机制克服了现代大洋温跃层环流理论中存在静止的“阴影区”的缺陷,是对大洋温跃层理论的重要修正;

   

  两篇论文的核心内容已经在国际权威学术期刊发表。

  1. Tan, S., L. J. Pratt, D. Yuan, X. Li, Z. Wang, Y. Li, C. Corvianawatie, D. Surinati, A. Sandra, and A. Bayhaqi, 2020: Hydraulics and mixing of the deep overflow 1 in the Lifamatola Passage of the Indonesian, J. Phys. Oceanogr., in press. (https://doi.org/10.1175/JPO-D-19-0326.1)

  2. Yang, Y., X. Li, J. Wang, and D. Yuan, 2020: Seasonal variability and dynamics of the 1 Pacific North Equatorial Subsurface Current. J. Phys. Oceanogr., 50, 2457-2474, doi: 10.1175/JPO-D-19-0261.1.

  3. Li, X. Y. Yang, R. Li, L. Zhang, and D. Yuan, 2020: Structure and dynamics of the Pacific North Equatorial Subsurface Current. Sci. Rep., 10:11758, https://doi.org/10.1038/s41598-020-68605-y

  

图一 谭舒文博士论文答辩开幕

 

  胡敦欣院士认真与谭舒文交流

 

   Lawrence J. Pratt Senior scientist与谭舒文讨论研究课题

 

  杨亚博士毕业论文答辩

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