西北太平洋上层海洋对连续多个台风的响应

王同宇，张书文，陈法锦，蒋 晨 ，马永贵

西北太平洋上层海洋对连续多个台风的响应

王同宇1，张书文2，陈法锦1，蒋 晨1，马永贵1

（1. 广东省近海海洋变化与灾害预警重点实验室，广东海洋大学海洋与气象学院，广东 湛江 524088；2. 汕头大学理学院，广东 汕头 515063）

研究Merantia、Malaks、Megi、Chaba 4个连续台风引起上层海洋的响应。基于遥感和再分析数据，分析台风前海洋环境、台风做功（）、强迫时间（f）、降水等要素分布特征，探讨上层海洋稳定度、上升流、湍流混合动力机制如何影响中尺度涡区域的海表温度（SST）、浮游植物繁殖程度，引入、判断海洋内部上升流和混合重要性。冷涡（CE）区域海洋表层降温（SSC）（3.5 ℃）和叶绿素a（Chl-a）质量浓度（0.5 mg/m3）对于台风响应比暖涡（AE）区更为剧烈，与其内部热力学结构有关，出现在Megi过境CE区，主要原因是海洋本身CE特征、强上升流（EPV）= 2.5×10-4m/s，动力学参数＜1，台风向海洋输入巨大的能量（＞80 kJ）引起剧烈的混合夹卷、强降雨，导致海水迅速重新层化、逐渐加强的非线性CE有更强的封闭性，这些机制的共同作用将底层（营养盐跃层100 m以下）富含营养盐的冷水输送到上层；Malaks过境CE（124.9°E，22.3°N）缺乏强上升流（EPV = 5×10-5m/s），以湍流混合为主（＞1）；Merantia使CE区域表现下沉流（EPV＜0），SSC主要是湍流混合的作用（＞25 kJ），Chl-a质量浓度增长到0.27 mg/m3。AE热力学结构比较稳定，连续台风导致SSC＜2℃，Chl-a增加仅200%，Merantia、Malaks过境AE（125.1°E，20.6°N）分别以强上升流（＜1）和湍流混合（＞1）为主，混合层厚度约80 m，同时AE周围无强障碍带，易与周围水体交换，Chl-a含量微弱增加。

连续台风；中尺度涡；海洋响应；上升流；混合；西太平洋

西北太平洋（WNPO）是台风最活跃的海域之一。台风对海洋有强烈的动力和热力影响，台风经过期间，表层风应力向海洋输入更多能量，在上层海洋产生显著的湍流混合及夹卷、上升流现象[1-6]，从而导致混合层上层加深，温度降低，底层有温度暖异常现象。台风右侧风应力顺时针旋转与近惯性震荡发生共振，表层辐散和上升流最大[7]，导致海洋表层降温（SSC）较强，降温幅度1 ~ 9℃[1,8-10]，海气热通量对SSC作用仅5％~15％，次表层增温是由于海洋净热量的输入[1]。SSC伴随着海洋的垂直混合、夹卷和上升流过程同时会将深层富含高营养盐的海水向上输送到营养盐匮乏的上层海洋，从而促进浮游植物的大量繁殖，提高初级生产力[11-14]。

台风的强度、移动速度（h），海域差异，台风前海洋环境均可影响SSC和浮游植物“藻华”程度。台风强度和强迫时间（f）决定了垂直混合和上升流的强度；如U远小于第一斜压模态群速度，台风中心海洋响应则表现为正压地转，气旋式环流并伴随着较弱的上升流和垂直混合，削弱混合层加深[15-16]；如h大于第一斜压模态群速度，在前半日周期后，海流呈近惯性信号[17]。另外，数值模拟发现，上升流亦使次表层降温，并促进次表层浮游植物大量繁殖[18]。上层海洋环境的改变通过海气相互作用反过来会影响台风的强度，尤其是SSC，降温持续时间半个月以上将会对大尺度的大气环流产生影响[19-20]。关于不同区域台风引起浮游植物大量繁殖的因素各有差异，离岸区营养盐的增加主要由于台风引起的混合和上升流，然而，近岸区浮游植物大量繁殖主由台风带来充沛的雨水，陆源向海洋输入更多营养盐所致[21-22]。

研究表明，海洋热力学结构对台风引起的海洋响应有重要作用[23-24]，WNPO是中尺度涡活动频繁的区域，作为海洋中最剧烈的运动，中尺度涡旋主导着上层海洋动能，其动能比海洋平均流的能量大两个量级[25]，对大尺度的热盐以及营养盐输送起重要作用[26]。中尺度涡的存在会改变海洋热力学结构，导致海洋对台风有不同响应。一般来说，中尺度涡可分为暖涡（AE）和冷涡（CE）。AE有较厚的暖水，热力学结构稳定，CE则相反，所以在台风经过AE（CE）时会产生不同的海气相互作用。CE不稳定的热力学结构往往导致SSC和浮游植物大量繁殖较为显著，减弱海洋对台风的负反馈作用[27-28]，但是，WNPO观测到海表降温明显，“藻华”现象十分少见，2000―2008年仅10％CE受到超强台风显著影响[29]，可能与台风特性（h、强度、f）和热力学结构有关。而AE内部较厚的暖混合层和下沉流则会抑制SSC和次表层富营养盐水进入真光层，其中下沉流有利于惯性震荡和能量传播[30-31]。Wu等[32]研究西北太平洋海洋对两个连续台风的响应，发现第1个台风过境生成的冷涡对下一个台风响应十分显著，马永贵等[33]研究两个连续台风对南海西北部上层海洋近惯性内波的响应，发现强而尺度大台风导致近惯性剪切更为强烈，近惯性传播深度较大。

目前，关于个别台风对上层海洋的响应已有广泛研究，因现场观测资料匮乏，特别是对次表层的观测，对于上层海洋对台风的动力和热力学响应认识和理解仍有一定局限性，尤其是对于多个连续台风下海洋响应过程认识并不充分。笔者利用多源资料，分析研究连续多个台风下的海洋动力、热力及生态响应，进一步揭示复杂海洋环境下的海洋响应特征。

1 数据与方法

1.1 台风以及研究海域

2016年9月9日到10月3日，WNPO连续形成4个台风，均以基本相同路径向西北方向移动，达到强台风级别以上。本文选取台风共同经过的存在多个中尺度涡的区域（图1）。

黑、红、蓝和绿线分别代表台风Meranti、Malakas、Megi、Chaba路径，填色代表海表高度异常（SLA）（9月9）

首先，Meranti在13° N、142.8° E处生成并达到热带气旋级别，9月11日6时始进入研究区域，12日0时达到超强台风级别，13日12时台风强度最强，其最大风速为75 m/s，保持该强度进入吕宋海峡直至登陆；其次，Malakas在12.5° N、144.7° E处形成，9月15日0时以台风级别进入研究区域后，向北移动，最大风速≥40 m/s，维持至18日；Megi于9月24日12时进入研究区域，至9月25日0时加强为强台风，27日0时达到最强，最大风速52 m/s，6时登陆台湾岛，迅速减弱；最后，10月1日12时，Chaba发展成为台风级别并进入该区域，12 h后，加强为超强台风向北运动（图2）。4个台风进入研究区域的时间间隔依次为 3、9、7 d。

1.2 遥感数据

海表面高度异常（SLA）和地转流数据从哥白尼海洋环境监测中心(CMEMS)网站（http://marine. copernicus.eu/)下载，空间分辨率为25 km，时间分辨率为1 d。SST和风场数据由遥感系统（RSS）提供，下载地址http://www.remss.com/，空间分辨率分别为9、25 km，时间分辨率分别是1 d、6 h。叶绿素浓度（Chl-a）数据（空间分辨率为4 km，时间分辨率为1 d）从全球水色遥感产品中选取多颗卫星融合Chl-a产品（http://hermes.acri.fr/)。日降水数据是美国和日本Global Precipitation Measurement （GPM）计划数据产品（https://pmm.nasa.gov/ data-access/downloads/gpm），空间分辨率为0.25°× 0.25°。李雅诺夫指数（FSLE）数据[34]是卫星海洋学数据存档中心（AVISO）2016年发布的产品(https://www.aviso.altimetry.fr/en/data.html)，可提取出拉格朗日拟序结构（流体输运边界），显示高分辨率的丝状结构位置和搅拌强度，可用来分析水平搅拌机制，进而分析浮游植物的传输和扩散[35]。

图2 台风移动速度和最大风速

1.3 再分析数据

HYCOM模式资料包含海洋温度、盐度和流场等数据，该数据为迈阿密大学数值模式团队（University of Miami modeling group）和美国海军研究实验室（Naval Research Lab）合作的HYCOM模式，同化了卫星高度计、抛弃式深水温度（expendable bathy thermographs，XBT）、温盐深仪（conductivity temperature depth，CTD）和Argo浮标等多种观测资料[36]。水平分辨率为1/12°，时间分辨率为3 h。为比较HYCOM数据刻画中尺度涡的准确性，参照Wu等[32]工作，用遥感数据（SST、SLA）与HYCOM数据比较，如图3所示，在Megi台风过境后（9月28日），选取冷涡区域数据 [ SSC、海表高度异常（SLA）] 比较，SSC拟合结果：= 0.65- 1.61，= 0.017，SLA拟合结果：= 0.8- 6,= 0.024，总体来说，HYCOM再分析数据表征的SSC和SLA低估了冷涡区域遥感实测数据，但两种数据拟合效果较好（< 0.05）。此外，通过计算两个数据的均方根误差，给出冷（暖）涡SST的均方根误差为0.21（0.29）℃，冷（暖）区域SLA的均方根误差为5.2（4.7）cm。

（a）与（b），基于RSS和HYCOM数据的SST降温；（d）与（e），基于AVISO和HYCOM数据的SLA空间分布；（c）和（f）的红色矩形区域内观测到的SST和SLA的散点图比较。

1.4 方法

利用风场资料计算风应力旋度及埃克曼抽吸（EPV），公式为：

EPV = curl() / (0)， (3)

式中，a为空气密度，d为拖曳系数，τ、τ分别为纬向和经向风应力；、是当前格点所在的行列数；d、d分别为网格的长度和宽度，0为海水密度，为地转参数。

海洋热容量（OHC,OHC）计算公式：

式中，p为海水比热容，26℃为海水26℃水层深度，大于26℃的海洋暖水层越厚，海水温度越高，海洋热容量越大，越有利于台风增强。用温度剖面数据计算混合层厚度（MLD），取Δ=0.5℃的深度为MLD。

2 结果

2.1 台风前海洋环境

台风前海洋环境对上层海洋响应较为重要，一般地，WNPO副热带地区SST≥29 ℃，且整个上层海洋的26℃≥60 m，海洋热容量≥80 kJ/cm2（图4），为台风的形成与发展提供有利条件，对于SST、Chl-a、中尺度涡的响应有指示性意义。

2.2 台风强迫时间和做功

h可代表台风期间海气相互作用时间，但用f表达更适宜[29]。根据10 m处风速数据计算，将风场数据和台风路径的时间分辨率插值为0.5 h，取风速＞14 m/s的风场范围为台风强迫区域，并对强迫区域时间进行积分得f。Meranti为超强台风，其最大f（20 h）仅出现在台湾岛东南；Malaks最大f位于台湾岛东北部；值得注意的是，Megi的f和强迫范围均大于其他三台风，覆盖AE、CE。除Megi，最大f基本位于台风路径右侧，四台风对CE的f分别为12、11、20、0 h，对AEf分别为10、9、20、0 h （图5）。总体来说，f可达60 h，主要位于台湾岛沿岸海域及Megi路径两侧。f特征差异主要由台风本身的尺度、强度和h不同所致。

图4 WNPO台风前海洋SST(a)、MLD(b)、26℃等温线(c)和OHC(d)

台风期间，强风向海洋输入大量能量（），

其中、是海洋表层流速，如图6所示，类似f，四个台风对表层流最大做功明显右偏，路径两侧风应力方向不同，右侧风应力和科氏力共同作用，右侧输送的机械能多于左侧[1,7]。Megi台风＞80 kJ，其余＜50 kJ；除Megi之外，其余对于涡旋做功＜40 kJ，最大位于涡旋的边缘f和，Megi对于路径周围区域影响较为显著（图6），原因是Megi台风尺度较大。

(a) Merantia；(b) Malaks；(c) Megi；(d) Chaba；黑线代表台风路径

(a) Merantia；(b) Malaks；(c) Megi；(d) Chaba；黑线代表台风路径

2.3 降水

台风期间降雨是海洋与大气之间能量（潜热和感热）交换结果，对海洋层化状态、温盐等有重要影响。四个台风经过区域日降水时空分布、降雨量各不相同，Merantia、Malaks、Megi路径周围降雨量达180 mm，且近沿岸雨量最大，开阔洋面雨量小于140 mm，主要原因是台风天气系统受地形阻挡而抬升，易成云致雨；Chaba降雨范围降雨强度远小于其他三台风（图7）。

第1 ~ 4行分别是Merantia、Malaks、Megi、Chaba日降水

2.4 中尺度涡

SLA是观测中尺度涡变化最直接的手段，研究区域内存在3个AE（A1、A2、A3）和3个CE（C1、C2、C3）（图8a）。Meranti路径经过C3、A1，右侧约200 km处为C1、C2，Malakas路径经过A1、C2，边缘为C3、C1。两个台风过境后7 d内C3加强并向西移动（SLA为–15 cm）（图8c）；C2和C1负SLA值区扩大，C1持续加强；A1范围缩小，强度减弱并向西延伸，呈条带状分布，9月25日，A1发生形变，分裂成两个涡旋；Megi过境2 d后，C1和A1加强；在Chaba过境前，右侧AE（A3、A2）在自身的发展过程中，A2消亡，在台风过境后，对A3几乎无影响。对于涡旋内部变化无充足的实时观测数据作为分析支撑。HYCOM再分析数据已用来研究上层海洋对台风、中尺度涡响应机制[32,37-38]。本文则用该数据研究涡旋三维结构变化，选取温度数据进行插值处理，台风过境前AE内部MLD较厚，温度较高，CE相反，AE在台风过后，MLD和温度变化小于CE内部，CE混合层内温度却显著降低（图9、10）。如图11所示，台风前CE中心的MLD为30 m，前两个台风过境后，增加至60 m，MLD温度下降3 ℃，等温线并未出现大幅度位移；在Megi过境后，MLD继续降温、变浅，温跃层发生明显的等温线位移。

(a) 台风前；(b) Merantia后；(c) Malaks后；(d) Megi前；(e) Megi后；(f) Chaba后；黑线代表台风路径

(a) 2016-09-09；(b) 2016-09-14；(c) 2014-09-18；(d) 2014-09-28；实线圆代表表层涡旋范围，虚线代表深层半径范围，白线代表MLD

(a) 2016-09-09；(b) 2016-09-14；(c) 2014-09-18；(d) 2014-09-28；实线圆代表表层涡旋范围，虚线代表深层半径范围，白线代表MLD

图11 涡旋中心温度结构

2.5 SST和Chl-a响应及其机制

2.5.1 SST响应 考虑到台风导致的SSC关于路径存在明显的不对称性，即右侧降温幅度大[1,10,37]，仅对四个台风连续经过WNPO的时间内（9月9日至10月3日）沿着台风路径右侧SSC进行分析（图12）。台风Meranti过境 A1和C3，SSC幅度仅0 ~ 1.9 ℃，最强降温位置是C3区域（图12a）；台风Malakas以台风级别经过C3，强台风级别经过A1，并未引起更显著的降温，而是继续维持上一个台风造成的降温幅度，9月25日，受台风Megi的影响，又开始新一轮降温，降温幅度最大为2.2 ℃（图12a）。如图4b所示，台风Malakas导致A1区域SSC最大幅度为1.7 ℃，9月16日继续向北移动，并在路径周围海域出现大范围降温，降温直至25日，经过C1区域导致在19日降温达到2.7℃；Megi路径斜穿C1（图1），路径右侧SST第一次明显降温（2.4 ℃）是由于台风Malakas过境C1引起，9月26日至10月5日，第二次大范围的强SSC发生在C1区域，达到3.9 ℃。台风Chaba则在快速经过研究区域后，导致最大SSC为2.2 ℃。

2.5.2 Chl-a响应 4个台风经过研究区域前，Chl-a质量浓度≤0.1 mg/m3（不包括沿岸），空白区域受云层的影响不予讨论。前两个台风Meranti、Malakas分别以超强台风、强台风级别过境，导致SSC程度不同（图12），仅发生小范围的浮游植物繁殖。Meranti过境导致降温最显著的CE区域并未出现Chl-a显著增加，仅出现沿其台风路径（20.5° N，123.2° E）（19.4° N，127° E）右侧两个区域（AE区域边缘），其中最质量大浓度为0.22、0.17 mg/m3（图6b）；Malakas路径斜穿AE，其右侧CE区域出现小范围的高Chl-a，最大值约为0.16 mg/m3（图13c）。尤其是Megi过境后5 d内，C1区域浮游植物大量繁殖，最大Chl-a质量浓度为0.38 mg/m3，增加620%（图13d），而台湾岛东北海域的高浓度Chl-a范围比Malakas台风过境后大（图13c、d）。Chaba路径主要位于开阔洋面，并未经过CE区域，路径右侧却有AE存在，过境后8 d内Chl-a无显著变化。

图12 SSC沿台风路径右侧

2.5.3 多种因素对SST和Chl-a影响 先引入动力学参数来判断台风h大小。定义=h/ 2max，其中max为最大风速半径[7]，当＜1时，定义为“慢台风”，持续时间将超过1/，长时间作用于海面会导致Ekman抽吸；当＞1时，定义为“快台风”，快台风下大量机械能输入海洋，海洋上层极易发生强烈混合[37]，通过计算判断上升流和上层海洋混合程度（表1、2）。

表1 台风过境A1时Rmax、Uh、SST、S

表2 台风过境C1时Rmax、Uh、ΔSST、S

虽然四台风平均h（>5 m/s）较快，但值也与台风尺度相关，即使f短，仍可引起上升流。Meranti过境前，路径附近26℃＞90 m，海洋热容量较高（≥100 kJ/cm2），特别是AE更明显（图4）；9月11 ~ 14日，最大风速达超强台风级别，h为6 m/s（图2），导致C3和A1区域的SSC幅度仅0 ~ 1.87 ℃，最强SSC位置是C3，= 1.12，= 35 kJ（图6），表明C3区域SSC主要是混合夹卷作用，而过境A1时，Meranti最大风速75 m/s，= 0.73，＜10 kJ，仍可在次表层产生上升流（图11），导致SSC和Chl-a增长（图12、13）。Malaks过境A1时，= 1.55，A1内部以湍流混合为主（图11），但< 10 kJ，弱混合，仅维持前一个台风降温效果；过境C1时，= 1.33，= 50 kJ，强能量输入海洋引起的次中尺度过程，C1内部发生强烈的混合夹卷，日降水量超过160 mm，会抑制湍流，降温2.71℃，Chl-a最大值0.25 mg/m3（图12、13）。Megi是引起C1区域SST和Chl-a变化最显著的台风，f达20 h，= 0.57，＞80 kJ，上层海洋产生剧烈的混合，但日降水量达180 mm以上，强降雨导致重新层化，也会抑制湍流混合，共同作用致使海表降温3.5℃，Chl-a增加约620%，这类似于经过冬季混合之后，春季浮游植物大量繁殖的过程[40-41]；经过A1时，= 0.84，f= 20，40 kJ，引起的海水混合同样受降雨的抑制作用，SSC仅1℃（图12），Chl-a几不受影响（图13c）。Chaba台风距离C1较远，不足以产生上升流，湍流混合弱（< 16）（图6），海表降温可能是由于台风过后C1迅速加强，导致水体辐散，次表层冷水被抽吸至表层。

图14 C1(a, c)和A1(b, d)中心浮性频率和位势密度结构

2.5.5 EPV和混合夹卷 EPV是表示海洋上升流的强度指数，正EPV表示上涌，负EPV表示下沉。在台风期间，沿路径两侧次表层伴随着强EPV，同时，强风搅拌水体，进而通过垂直混合使混合层加深。A1内部MLD和温度仅有微弱的变化，C1混合层内温度却有显著地降温（图10、11）。主要原因在于强风应力产生的近惯性内波在AE内部可迅速向下传播至温跃层，不利于近惯性能量增加垂直剪切，抑制降温、浮游植物大量繁殖；相反，CE内近惯性内波驻足上层会加强垂直剪切和夹卷降温过程[44-45]。

对于C1，Merantia期间，EPV最大值和最小值分别为2×10-5、-5×10-5，MLD从20 m加深至58 m；Malaks过境，EPV达到6×10-5，MLD进一步加深至69 m，22日MLD恢复至20 m，表明弱的正EPV并不支持上升流，而是有利于加强垂直混合夹卷过程，伴随着Chl-a质量浓度变化（0.08 ~ 0.27）；特别是，Megi国境期间EPV最大值为2.5×10-4，比其他台风EPV大一个量级，28日EPV接近0，MLD从59 m迅速减少至30 m，表明强EPV支持上升流，可将营养盐或Chl-a从次表层向上输送，同时伴随着垂直混合夹卷（图15a），Chl-a质量浓度30日达到峰值（0.5 mg/m3）（图16a），但Merantia和Malaks过境时C1内部以混合夹卷为主，气候态营养盐剖面表明，营养盐跃层位于100 m（图16b），仅有混合夹卷机制，并不能将引起底层高浓度营养盐向上输送。Chaba距离C1较远，EPV数值量级为10-5，对于涡旋区影响小。

台风过境A1期间，前两个台风对EPV变化影响较小，范围在-1×10-5~ 1×10-5m/s，MLD却从40 m加深至80 m，温跃层的等密度线发生明显位移，次表层分别表现出上升流和惯性震荡的特征，Chl-a变化0.10 ~ 0.21 mg/m3。Megi期间，A1位于左侧，EPV存在正负值（-1×10-4~ 1.5×10-4），同样地，在次表层有微弱等密度面向上倾斜，弱上升流和强能量输入导致的次中尺度动力过程使MLD加深（55 ~ 68 m）（图15b），A1内会抑制混合层内降温和Chl-a增加（图15b,c）。

2.5.6 台风致涡旋水平输运 利用高分辨率FSLE提取拉格朗日拟序结构，研究涡旋的输运边界，这种结构决定涡旋内部与周围水体和物质的交换[38]。前两个台风过境后，C1涡旋逐渐加强，周围的拟序结构趋于闭合，仍呈现缺口（图17a-c），表明涡旋内部可与周围发生物质交换。Megi斜穿C1后，闭合的拟序结构范围进一步缩小，流体运输边界加强，形成水体交换障碍带（图17d-e），保持水体较少受外界海水影响，Chl-a质量浓度是台风前6倍以上，C1内部的强上升流和混合机制促进Chl-a大幅度增加，10月3日后障碍带逐渐消退（图17d-f）；相反，A1周围形成的障碍带厚度远不如C1，易发生水体交换，Chl-a质量浓度无明显增长。

(a) 台风前；(b) Merantia后；( c) Malaks后；(d) Megi后；(e) Chaba后；(f) 所有台风后

3 结论

通过分析台风前海洋环境、、f、降水等要素特征，发现SSC和浮游植物繁殖程度取决于这些要素。=h/ 2max可判断海洋内部上升流（＜1）和混合（> 1）重要性。CE区SST和Chl-a对于台风响应比AE区更为剧烈，海表降温3.5℃和Chl-a浓度0.5 mg/m3均出现在Megi过境后的C1区域，主要原因是海洋本身CE特征、强上升流（EPV = 2.5×10-4m/s，＜1）、台风向海洋输入巨大能量（＞80 kJ）引起剧烈的混合夹卷作用、强降雨，导致海水迅速重新层化；同时，逐渐加强的非线性CE内具有更强的封闭性能，以保持水体受外界海水影响，这些机制的共同作用方可将底层富含营养盐的冷水输送到上层。Malaks过境C1时引起弱上升流（EPV = 5×10-5m/s），以湍流混合为主（＞1），强降雨抑制湍流，C1区域表现下沉流（EPV < 0），降温主要是由于湍流混合的作用（＞25 kJ），可能是海洋内部障碍层和CE内部水体稳定（2> 0），抑制上升流，只有湍流混合使促进Chl-a增长到0.27 mg/m3；AE热力学结构较为稳定，连续台风导致SSC＜2 ℃，Chl-a最大增加200%。Merantia过境C2时与Malaks过境C1相同。Merantia、Malaks过境AE分别以上升流（＜1，EPV = 2×10-5m/s）和湍流混合（＞1，EPV = 1×10-5m/s）为主。Megi期间AE内EPV为先负（-1×10-4m/s）后正（1.5×10-4m/s），仅表现出弱上升流，配合湍流混合使得MLD降温、加深，将营养盐跃层以下的冷水抬升幅度小，同时AE周围无强障碍带，Chl-a仅微弱增加。Chaba路径远离C1和A1，几不受影响。

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Upper Ocean Response to Sequential Typhoons in Northwest Pacific Ocean

WANG Tong-yu1, ZHANG Shu-wen2, CHEN Fa-jin1, JIANG Chen1, MA Yong-gui1

（1.,,,524088,; 2.,,515063,）

To study the upper ocean response to sequential typhoons (i.e. Merantia, Malaks, Megi and Chaba), based on remote sensing and previous data.By analyzing the ocean environmental data before the approaching of typhoons, typhoon work (), forcing time (f), precipitation and other characters discussed upper ocean stability, upwelling, and study how turbulent mixing mechanism influence sea surface temperature (SST), phytoplankton bloom and by judging the importance of upwelling and mixing using=h/2max.The cold eddy (CE) regional SST cooling (SSC) (3.5 ℃) and Chlorophyll-a (Chl-a) concentration (0.5 mg/m3) are more intense than the warm eddy (AE) when Megi transited the CE region, mainly due to the CE characteristics, strong upwelling [Ekman pumping velocity (EPV) = 2.5×10-4m/s,kinetic parameter< 1], the input of huge energy (> 80 kJ) into the ocean and strong rainfall caused rapid re-stratification, and the gradual strengthening of nonlinear CE had stronger sealing. The combination of these mechanisms can mobilize the bottom nutrient-rich layer (nutrient halocline below 100 m) of cold water to the upper level of Malaks and Merantia kept CE（124.9°E，22.3°N）weak upwelling (EPV = 5×10-5m/s), downwelling (EPV < 0), respectively, mainly turbulent mixing (> 1), so SSC was mainly turbulent mixed effect (> 25 kJ), Chl-a increased to 0.27. The thermodynamic structure of AE was relatively stable. Sequential typhoons has leaded to SSC < 2 ℃, and the increase of Chl-a was only 200%, AE (125.1°E, 20.6°N)were mixed with weak upwelling (< 1) and turbulent mixing respectively (> 1) were dominant during Merantia and Malaks, mixed layer depth was 80 m, and there was no strong obstacle zone around AE, which was easy to exchange with surrounding water bodies, and Chl-a showed a slight increase.

sequential typhoons; mesoscale eddy; upper ocean response; upwelling; mixing; Northwest Pacific Ocean

P732

A

1673-9159（2019）06-00062-13

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.06.009

2019-04-30

国家重点研发计划重点专项（2016YFC14001403）；国家自然科学基金面上项目（41676008和41876005）；国际合作项目（GASI-IPOVI-04）；广东省自然科学基金（2016A030312004）

王同宇（1995―），男，硕士研究生，研究方向为物理海洋。E-mail：gdou_wty@163.com

张书文（1962―），男，博士，教授，主要从事物理海洋学研究。E-mail：gdouzhangsw@163.com

王同宇，张书文，陈法锦，等. 西北太平洋上层海洋对连续多个台风的响应[J]. 广东海洋大学学报，2019，39（6）：62-74.

（责任编辑：刘庆颖）