葡萄牙马德拉岛海岸附近的海洋动力学观测研究

为了更好地研究“Madeira模态水”,2018年7月,马德拉群岛海洋观测站(OOM)的研究人员,使用Del Mar Oceanographic (DMO)生产的载有RBRconcerto³ CTDWirewalker波浪动力剖面测量系统,获取了更详细的温跃层数据。该团队在整个航次中先后3次部署了载有RBRconcerto³ CTD的波浪动力剖面测量系统,总计水下观测158小时,共计取得885条高分辨率观测剖面,以上数据对于“Madeira模态水”的细节研究、以及地形复杂的摩洛哥西部海域的海洋动力学研究至关重要。

图 1. 在2018年马德拉群岛海洋观测(OOM)项目中,Wirewalker波浪动力剖面测量系统部署GPS位置。紫色表示第一次部署位置,红色表示第二次部署位置,以上两次部署主要集中在内波产生区。黄绿色表示第三次部署位置,主要位于海表增温区。

对于“Madeira模态水”的研究是马德拉群岛海洋观测站(OOM)大型研究项目的一部分。该项目第一阶段使用遥控水下机器人(ROV Luso, EMEPC Portugal)研究周边岛屿附近海底峡谷的深海动植物。第二阶段开始研究海底峡谷的物理特征和海-气相互作用过程——包括“Madeira模态水”。而DMO的波浪动力剖面测量系统主要用于第二阶段项目的海岭处的内波研究以及“Madeira模态水”。在仪器部署过程中,DMO的波浪动力剖面测量系统还载有Rockland的微结构剖面仪,用于观测小尺度湍流过程及温度变化。

图 2. 内波区域的温盐深观测数据,上图为温度随时间深度变化,下图为盐度随时间深度变化。

在7月18日(图1 紫色点)和19日(图1 红色点)部署的两次观测位于海岭两侧,分别持续了27小时和67小时。前人研究显示,该区域在潮流与陡峭海底地形的相互作用下,会激发产生内波。DMO的波浪动力剖面测量系统,相当于一个自由漂移的剖面仪,能够获取该地区高分辨率垂向剖面数据,从而揭示波浪作用对该地区的影响。如图2该处部署的CTD数据所示,我们可以看到该次部署成功捕捉到一个内波过程。

图 3. 图中所示遥感L4海表温度(SST)数据集由意大利国家研究理事会(CNR)处理,数据来源:http://marine.copernicus.eu/

对于“Madeira模态水”的研究是马德拉群岛海洋观测站(OOM)大型研究项目的一部分。该项目第一阶段使用遥控水下机器人(ROV Luso, EMEPC Portugal)研究周边岛屿附近海底峡谷的深海动植物。第二阶段开始研究海底峡谷的物理特征和海-气相互作用过程——包括“Madeira模态水”。而DMO的波浪动力剖面测量系统主要用于第二阶段项目的海岭处的内波研究以及“Madeira模态水”。在仪器部署过程中,DMO的波浪动力剖面测量系统还载有Rockland的微结构剖面仪,用于观测小尺度湍流过程及温度变化。

图 4. 海表增温区域的温盐深观测数据,上图为温度随时间深度变化,下图为盐度随时间深度变化。

如图3所示,由于强烈的太阳辐射,马德拉岛一侧产生了一片增温区,7月23日开始的第三次也是最后一次部署就集中观测了这个增温区,该次观测共计64小时。之前航次的数据显示在这片增温区域对流过程的形成。该对流过程主要由盐度驱动,作为对海表增温效应的反馈,因此增加了蒸发率并随之而来地增加了表面水体密度。上述过程导致了温跃层的日际变化的产生。为了研究该区域对流过程在多大程度上有助于“新”水团的形成,科学家亟需有几个24小时周期的观测数据,而这些数据可以通过DMO的WireWalker波浪动力剖面测量系统获取。从图4所示的DMO WireWalker观测数据可以看出对流过程的存在,这种过程把更多盐水从表层带到深层。

以上内容由马德拉群岛海洋观测站的Carolina Camargo, Rui Caldeira, Jesus Reis 和Cátia Azevedo撰写。