Distribution and the internal hydrographic characteristics of eddies in the Scotia Sea, Antarctica
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摘要: 南大洋涡旋在跨锋面物质热量输送方面具有重要作用，斯科舍海位于德雷克海峡东面，属于重要的经济渔区，因此针对斯科舍海的涡旋分布及其影响进行研究具有迫切意义。本文基于2005–2019年卫星遥感数据对斯科舍海涡旋进行了探测与追踪，并统计了涡旋半径、传播距离、生命周期等特征参数，分析涡旋的地理分布特点、涡旋跨锋面情况以及移动特性，同时结合剖面数据分析了该海域涡旋内部水文特性。结果显示，该海域近92%的涡旋均为生命周期小于30 d的短寿命涡旋，平均半径集中在10～30 km之间。涡旋产生地主要集中在斯科舍海中部的极锋（PF）、南极绕极流南锋（SACCF）和亚南极锋（SAF）附近水深为3 000～5 000 m的海域。受斯科舍海海底山脊的阻碍作用，涡动能（EKE）高值聚集在PF和SAF之间，并在2016年之后达到显著正异常。跨PF和SACCF锋面的涡旋中，低纬向涡旋数量占主导，其中以气旋式涡旋居多。在高纬向涡旋中反气旋式涡旋占主导。涡旋内部水文结构显示，冷涡内部次表层相对低温低盐，与高纬水团特征一致；暖涡内部次表层相对高温高盐。推测冷涡可能携带高纬海域水体向低纬移动，暖涡可能携带低纬海水向高纬移动。本研究为进一步理解斯科舍海涡旋特性及其在该海域物质能量运输上的作用研究提供了基础支撑。Abstract: Eddies in the Southern Ocean play a critical role in transporting material and heat across fronts. Scotia Sea is located downstream of the Drake Passage and is an important economic fishery area, hence study on the distribution and role of eddies in this region is of urgent importance. Based on satellite remote sensing data from 2005 to 2019, the characteristics of eddies are statistically calculated, including radius, propagation distance, and lifespan. Their spatial distribution, cross-front movement, and movement characteristics are also analyzed. Meanwhile, the internal hydrographic characteristics of eddies are analyzed based on profile data. Results show that about 92% of eddies have a lifespan shorter than 30 d, with an average radius between 10 km and 30 km. The generating location of eddies are mainly near Polar Front (PF), Southern ACC Front (SACCF), and Sub-antarctic Front (SAF), corresponding to the bottom depth ranging 3 000 m to 5 000 m. Large values of eddy kinetic energy (EKE) concentrate between PF and SAF due to the obstruction of the submarine ridges, and EKE reaches a significant positive anomaly after 2016. The number of equator-ward eddies is dominant in the eddies across PF and SACCF, with most being cyclonic eddies. Anticyclonic eddies are dominant in poleward eddies. The internal hydrographic structures of eddies show that temperature and salinity are relatively low in the subsurface layer of the cold eddies, consistent with the characteristics of water masses at high latitudes. While they are relatively high in the subsurface layer of the warm eddies. It suggests that cold eddies may carry water from high latitudes to low latitudes and warm eddies may carry seawater from low latitudes to high latitudes. This study provides a basis for further understanding of the characteristics of eddies in the Scotia Sea and their effects on the distribution of biological populations and material and energy transport.
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Key words:
- Scotia Sea /
- ocean eddy /
- characteristic statistics /
- cross-frontal transport /
- vertical structure
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1. 引言
南大洋南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current，ACC）海域为海洋涡旋的高发海区。ACC内强劲的锋面系统、斜压不稳定的增强及其北侧大陆边界层的不稳定性等因素会诱发频繁的涡旋活动[1]。一方面，涡旋可克服ACC纬向流动所产生的障碍，跨越极锋（Polar Front，PF）向高纬海域输送热量和盐量[2]，同时也可将海表面风应力产生的动量输送至海底，以平衡西风产生的强烈动量输入[3]。另一方面，南大洋涡旋对物质能量的再分配，对生物分布有重要影响作用[4]。
近年来，随着卫星观测资料的日益增多以及模型分辨率提高和涡旋自动探测方法逐渐成熟，针对南大洋涡旋的研究也已有较广泛的开展。Frenger等[1]使用Okubo-Weiss（OW）[5-6]参数法对南大洋中尺度涡旋统计特征进行了研究，指出ACC及边界流系统区域是大多数涡旋的产生和消亡地，而水深小于2 000 m的区域几乎无中尺度涡旋产生。Swart等[7]发现西南印度洋的一个冷涡直径可达175 km，这要比在新西兰南部的直径165 km[8]和德雷克海峡的直径小于80 km[9]的冷涡均要大。在涡旋对经向热盐运输的贡献方面，Jayne和Marotzke [10]发现涡旋热运输中的辐散分量在ACC中最强；Trani等[11]的研究表明ACC区经向热传递数值范围处于–0.4～–1.1 PW（1 PW=1015 W）之间；Patel等[12]的研究表明塔斯马尼亚南部气旋式涡旋向亚南极区的淡水通量与埃克曼通量有着相同的量级。另外，涡旋对生物影响方面，涡旋可以引起南乔治亚岛周围浮游植物的暴发[13]，ACC流域产生的锋面涡旋为鱼类仔体跨锋面运输提供了可能性[14]。
斯科舍海位于德雷克海峡东面、南极半岛北面的61°～53°S，75°～25°W之间[15]，其三面邻岛，由海底山脊围成特殊的地质环境，是南大洋的重要组成部分之一（图1a）。自西穿过德雷克海峡的ACC向东北方向流经斯科舍海，其流域内的3支主要锋面，自北向南依次为亚南极锋（Sub-antarctic Front，SAF）、PF和南极绕极流南锋（Southern ACC Front, SACCF），锋面的不稳定性与特殊的地形相互作用导致了该海域涡旋频发的特点[16]。目前对斯科舍海涡旋的已有研究包括涡旋活动对浮游植物的时空变化影响[17]以及西部德雷克海峡的涡旋热通量[18]。此外，斯科舍海东部的南乔治亚岛、南部的南奥克尼群岛和南设得兰群岛附近海域均有着丰富的浮游动物和鱼类资源[19-20]，而SACCF区涡旋的活动是引起南乔治亚岛附近海域浮游植物年际变化的重要原因[21]。因此，掌握斯科舍海涡旋的参数、分布等特征对于进一步了解该海域的能量变化和生物–物理相互作用具有重要意义。此外，目前国内对海洋涡旋的研究主要集中在北太平洋[22-27]和南海区域[28-30]，尚无针对南极斯科舍海域的涡旋研究，这为深入理解该海区物质能量输送以及生物资源分布带来了不确定性。与此同时，近些年来国际社会对斯科舍海南侧，尤其是南极半岛投入了更多的关注，该海区为目前南极增温最为显著的区域[31]。
图 1 研究区域地形（a），海表面高度（b）和海表面高度异常（c）图中红色框中为斯科舍海范围；a中锋面数据来自于Orsi等[36]，自北向南依次是SAF（亚南极锋）、PF（极锋）、SACCF（南极绕极流）和SB（南极绕极流南部边界），灰色等值线为4 000 m等深线；b和c分别为AVISO提供的2018年1月1日海表面高度和海表面高度异常分布Figure 1. Topography of the study area (a), sea surface height (b) and sea surface anomaly (c)The range of Scotia Sea is shown in the red box; data of front is obtained from Orsi et al.[36] in a, fronts from north to south are SAF (Sub-antarctic Front), PF (Polar Front), SACCF (Southern Antarctic Circumpolar Current Front) and SB (Southern boundary) of Antarctic Circumpolar Current, the gray contour is 4 000 m isobath; b and c show sea surface height and sea surface anomaly on January 1, 2018 respectively, which are provided by AVISO由此，本文基于2005–2019年间共15年的法国国家空间研究中心卫星海洋学存档数据中心（Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic Data, AVISO）卫星高度计融合数据，对斯科舍海进行涡旋的识别与追踪，并统计涡旋半径、传播距离、生命周期等特征参数，分析涡旋的地理分布特点、涡旋跨锋面情况以及移动特性，全面解析斯科舍海涡旋的统计特征和结构。同时，结合Argo和气候变化预测和碳水文数据局（The Clivar and Carbon Hydrographic Data Office, CCHDO）的水文数据，分析了该海域涡旋对海洋内部水文特性再分配的影响。
2. 数据与方法
2.1 数据
本文用于涡旋探测与追踪的数据来自AVISO卫星高度计资料，其融合了Topex/Poseidon、ERS-1和ERS-2、Jason-1和Jason-2、EnviSat和GFO（Geo Follow-On）卫星数据，现由COPERNICUS海洋环境监测服务中心提供，其中包括海表面高度（Sea Surface Height, SSH），海表面高度异常（Sea Level Anomaly，SLA）和海表面地转流速异常，时间分辨率为1 d，空间分辨率均为0.25°×0.25°。SLA为基于1993–2012年期间平均海平面的结果，地转流速异常(u′, v′)是基于地转关系由SLA计算得到，计算公式为
$$ u^{\prime}=-\frac{g}{f} \frac{\partial h^{\prime}}{\partial y},\quad v^{\prime}=\frac{g}{f} \frac{\partial h^{\prime}}{\partial x} ,$$ (1) 式中，h′为SLA（单位：m）；g为重力加速度（单位：m/s2）；f为科氏参数（单位：s−1）。本文选取了斯科舍海（53°～61°S，25°～75°W）自2005年1月1日到2019年12月31日共15年间的数据。在进一步分析之前，本研究将数据线性插值成0.125°×0.125°的网格数据。
另外，本文还利用Argo（
http://www.argo.ucsd.edu ）剖面数据对比同一时期邻近冷暖涡旋内部水文结构特征。同时，两个跨涡旋内部温盐断面来自CCHDO（https://cchdo.ucsd.edu/search?bbox=-180,-90,180,-40 ）的74JC20151217（2015年12月25日至2016年1月11日）和74JC20130319（2013年3月18日至4月26日）的温深剖面仪（Conductivity Temperature Depth Profiler, CTD）断面数据结果。2.2 涡旋的探测与参数计算
本文使用基于流场几何特征的涡旋自动探测方法[32-33]进行涡旋探测，该方法已在多海域实现运用[25, 34-35]。在这个方法中，满足以下所有约束条件的点被定义为涡旋中心：（1）沿涡旋中心点东西方向的速度分量u
′ 在远离中心点的两侧数值符号相反，大小随距中心点的距离线性增加；（2）沿涡旋中心点南北方向的速度分量v′在远离中心点的两侧数值符号相反，大小随距中心点的距离线性增加；（3）在选定区域内找到速度最小值点近似为涡旋中心；（4）在近似涡旋中心点附近，速度矢量的旋转方向必须一致，即两个相邻的速度矢量方向必须位于同一个象限或相邻的两个象限。 确认涡旋中心后，将中心点最外层封闭的流线判定为涡旋的边界，涡旋的追踪则是在t+1时刻寻找与t时刻最相近、极性（涡旋的旋转方向）相同的涡旋。确认涡旋的边界后，将涡旋的半径定义为中心到其边界的平均距离。
利用海表面地转流速异常数据，本文计算了涡动能（Eddy Kinetic Energy，EKE），公式为
$$ {\rm{EKE}}=\frac{1}{2}\left(u'^{2}+v'^{2}\right) \text{，} $$ (2) 式中，u′ (单位：cm/s)和v′ (单位：cm/s)分别为纬向和经向的地转流速异常。
3. 结果
3.1 涡旋数量特征
基于涡旋自动探测和追踪方法，斯科舍海域15年间共追踪到51 196个涡旋轨迹，其中包含了12 906个生命周期仅1 d的涡旋，在表1中没有对生命周期为1 d的这些涡旋进行统计。由于涡旋即使在同一生命周期范围内，移动距离也有较大差异，因此表1中也没有对平均传播距离进行标准差的计算。气旋式涡旋（Cyclonic Eddy，CE）和反气旋式涡旋（Anticyclonic Eddy，AE）分别为26 345和24 851个，多为短寿命涡旋，约92%的涡旋生命周期不足30 d。另外，生命周期越短的涡旋对应的平均传播距离也越短；反之，虽然生命周期长的涡旋个数较少，但对应着较大的平均半径和传播距离。
表 1 2005–2019年斯科舍海涡旋生命周期、个数和对应平均半径、平均传播距离情况Table 1. Lifespan, number of eddies, and the corresponded mean radius and propagation distance in the Scotia Sea from 2005 to 2019生命周期/d 气旋式涡旋个数 反气旋式涡旋个数 平均半径/km 平均传播距离/km [2, 30) 17 624 16 579 24.93±9.6 31.43 [30, 80) 1 854 1 828 33.43±8.48 115.96 [80, 250) 185 220 36.62±7.74 241.39 注：平均半径中的误差部分显示一个标准差。 图2为所有涡旋的生命周期、传播距离及生命周期内平均半径和最大半径所对应的数量分布关系。由图2a和图2b中可以看出，随着生命周期和传播距离的增大，CE与AE的数量以基本重叠的变化趋势急剧减少。生命周期不足50 d的涡旋占总涡旋数量的97.1%，传播距离小于150 km的涡旋占比为96.5%。两种涡旋平均半径在10～30 km之间的数量最多，并在约20 km达到个数峰值（图2c）。除峰值处气旋涡旋略多于反气旋涡旋外，两者在其他半径值上的数量基本相同。另外，图2d显示所有涡旋在其生命周期中最大半径达到16 km的个数最多；最大半径在25 km以上的涡旋数量急剧下降。总体来看，相比北太平洋黑潮流域等边界流系统，斯科舍海区的涡旋寿命、半径和传播距离等特征参数均较小[22-23]。ACC平均流速约为15 cm/s[36]，相较于流速一般在51～102 cm/s的黑潮来说要小得多。由此可知，不同背景流场和环境下产生的涡旋会存在较大差异。
图 2 涡旋的生命周期（a）、传播距离（b）、生命周期内涡旋的平均半径（c）和最大半径（d）所对应的数量分布关系Figure 2. The number distributions corresponding to lifespan (a), propagation distance (b), mean radius (c) and maximum radius (d) during lifespan of all eddies3.2 涡旋分布特征
为了研究涡旋产生的地理位置，本文将研究区域分为经纬度1°×0.5°的网格，统计了4个生命周期范围内涡旋的总个数，且计算出涡旋产生地落在网格内的比率（图3）。在图3的4个生命周期范围中，生命周期为10～30 d的涡旋数量最多，其主要产生在SACCF、SB周围和SAF北部的南美洲陆坡附近（图3a）。相较之下，PF周围产生的这种短生命周期涡旋较少。生命周期在30～60 d的涡旋大部分产生在SACCF和SB附近，相较更短周期的涡旋产生地有向PF方向移动的趋势（图3b），而南美洲西南大陆周围已不再是该生命周期范围涡旋的产生热点区域。生命周期在60～90 d的涡旋，产生地有部分位于PF流域内，西南斯科舍海的德雷克海峡附近也成为这些涡旋的高发地（图3c）。对于更长生命周期的涡旋，其产生地几乎不再处于斯科舍海南端、北端和大陆坡附近，而是主要集中在斯科舍海中部的PF、SACCF和SAF附近（图3d）。以上结果显示，相比较PF附近海域，大陆坡和SACCF附近的水深相对较浅，海底地形变化大，产生了大部分短生命周期涡旋；由此进一步推断，涡旋的产生、分布及生命周期等特征参数可能与水深有着一定的联系。
图 3 不同生命周期范围内涡旋产生地落在1o×0.5o网格内的比率分布该比率通过产生地落在该网格内部的涡旋个数与所统计的寿命周期范围内涡旋的总个数之比获得。白色区域为没有相应生命周期涡旋产生的区域Figure 3. Ratio distribution of eddies generated in the 1o×0.5o grids corresponding to different lifespan rangesThe ratio is calculated as the ratio of the number of eddies originated in the grid and the total number of eddies for each statistical lifespan range. The white areas are those where no corresponding lifespan eddies are originated为此，本文将探测到的所有涡旋产生地的水深、涡旋的生命周期、平均半径和传播距离绘制成散点图进行观察（图4）。由图可知，水深3 000～5 000 m所在海域内产生了大量涡旋，其中3 000～4 000 m和4 000～5 000 m这两个深度所在海域内产生的涡旋分别占总数的42.9%和15.1%。长寿命（生命周期大于80 d）和大尺度（平均半径大于80 km）涡旋也多集中在3 000～5 000 m水深海域内，最大寿命的涡旋出现在水深接近4 500 m的海域。由图4b可知，生命周期大于80 d、移动距离大于300 km的涡旋平均半径多集中在20～60 km范围内，其中最大移动距离达到600 km以上。相较之下，平均半径大于80 km的涡旋对应生命周期基本小于40 d、移动距离小于100 km。因此可知，在斯科舍海域，半径在20～60 km且生命周期大于80 d的涡旋可以移动更远距离。
图 4 涡旋产生地的水深、涡旋半径、生命周期和传播距离之间的关系Figure 4. Relationship among water depth of eddy generating area, eddy radius, lifespan and propagation distance3.3 涡动能分布及变化
EKE的分布可以体现涡旋的活跃程度，即EKE越大的区域涡旋活动越强[24]。2005–2019年15年间的平均EKE分布如图5a所示。涡动能由德雷克海峡沿着ACC流向逐渐向斯科舍海中间海域增大，在55°～58°S，52°～63°W之间，即PF和SAF中间达到800 cm2/s2以上，而至45°W以东海域，EKE减少至200 cm2/s2以下。结合图1可知，EKE高值聚集在斯科舍海的海盆最深区域，东、南、北三面狭长的海底山脊（水深小于2 000 m）处为低值区，这一特征契合Frenger等[1]的观点，即涡旋较少在深度小于2 000 m的水域产生并传播。关于涡旋产生与海底地形的联系，Moore等[38]曾证实，南大洋涡旋出现和变化并不沿着ACC流向均匀发生，而与ACC穿过显著的海底地形（如大洋中脊）的区域密切相关，在南大洋西南印度脊处即是如此[7]。因此，斯科舍海特殊的地形可能阻碍了涡旋的移动与能量的输运，致使EKE聚集在中部海盆处无法扩散。
图 5 2005–2019年平均涡动能（EKE）空间分布（a），白色等值线为4 000 m等深线；月平均EKE（黑线）及标准差范围（浅蓝色），年平均EKE以及标准差（红线）（b）；基于日平均EKE时间序列的功率谱分析（c）Figure 5. The spatial distribution of mean eddy kinetic energy (EKE) from 2005 to 2019, white contours are 4 000 m isobaths (a); monthly mean EKE (black line) and one standard deviation range (light blue), annual-mean EKE and standard deviation (red line) (b); power spectrum of daily EKE time-series (c)其次，为了获得EKE的时间变化，绘制了15年间整个斯科舍海域EKE月平均和年平均时间序列（图5b）。可以看出，月平均EKE的时间序列呈季节性上下震荡的模式。月平均EKE极小值多集中在11月和12月，且在2006年和2015年11月达到最小的120 cm2 /s2以下。相反，月平均EKE的极大值多集中在6–8月之间，在2019年6月达到最大的210 cm2/s2以上。从年平均EKE时间序列来看，在2005–2016年间EKE呈较微弱的下降趋势，但均在150 cm2/s2附近震荡。2016年之后，EKE有较显著的增大趋势，2019年则急剧增大到180 cm2/s2以上。通过对EKE时间序列进行谱分析发现，EKE在约333 d的周期上有一个显著波峰，比一年短几十天，与月平均EKE上下震荡分布相符（图5c）。
2016年之后EKE的显著增强，驱使我们进一步分析斯科舍海SLA绝对值异常和EKE异常情况，参考基准为2005–2019年的15年平均值（图6）。SLA绝对值在2010年之前具有显著的负异常，进入2010年之后变弱，并在2013年开始逆转为正异常，随后从2016年到2017年之间具有最大增幅，并开始呈现出显著正异常。EKE异常在2005–2016年之间基本呈现为较弱的负异常。然而从2017年开始，EKE转变为正异常，并在2019年达到显著状态。SLA绝对值异常和EKE异常尽管在前期分布状态不同，但在2016年后都有明显增强，转为正异常。以往研究记录表明，1980年以来南极海冰覆盖面积在持续缓慢增大之后，于2016年突然降低，并于2016年11–12月达到异常最低值，同时南半球环状模达到1968年以来同月份的最低值[39-40]。由此可知，本文中2016年之后的SLA绝对值和EKE正异常与南极大气和海冰覆盖状况突变在时间上具有对应性，前者体现的海洋涡动能显著增强，可能与大气动力环境改变和海冰覆盖减少导致的更多能量向海输送有关[41]。
图 6 海表面高度异常（SLA）绝对值异常（a）和涡动能（EKE）异常（b）异常的参考基准为2005–2019年之间15年的平均值，误差条表示年平均异常结果对应的标准差Figure 6. Anomaly of absolute sea level anomaly (SLA) (a) and eddy kinetic energy (EKE) (b)The anomaly respect to the 15-year mean values during 2005–2019, error bars denoted the standard deviations for annually mean results3.4 涡旋跨锋面特征
涡旋的分布与锋面存在着密切的联系，且已知南大洋的涡旋可以通过跨锋面输运产生经向上的热盐交换。因此，本文基于Orsi等[37]的锋面数据，统计了15年间跨PF和SACCF两锋面的涡旋个数（表2）。总体来看，共检测到1 422个跨PF和SACCF的涡旋，其中低纬向的CE在数量上占主导地位（35.2%），其次为低纬向的AE数量，占总数的30.7%。相较之下，跨两锋面的高纬向涡旋数量较少，其中跨PF的涡旋数量比跨SACCF的同类涡旋少1个量级。在这些高纬向涡旋中，AE数量占主导地位。
表 2 跨极锋（PF）和南极绕极流南锋（SACCF）两锋面涡旋个数统计Table 2. The number of eddies crossing Polar Front (PF) and Southern Antarctic Circumpolar Current Front (SACCF)锋面 高纬向移动 低纬向移动 总个数 CE个数 AE个数 CE个数 AE个数 PF 36 70 221 171 489 SACCF 177 210 280 266 933 为了进一步探究涡旋的具体移动方向，将涡旋的产生位置移到相同的坐标点（0°，0°）处，得到跨PF和SACCF涡旋的相对移动轨迹（图7）。纬向上，跨PF的CE和AE呈现出显著的东向移动模式，最远可移动约11°。经向上，大部分跨PF的CE倾向于向北移动，移动距离可达到5°。相较之下，AE向北移动距离均处于3°以内。跨SACCF涡旋的移动轨迹由产生点向外呈散射状分布（图7d, 图7e），无显著的方向性，与表2中跨SACCF的各类涡旋数量上相当的特点一致。因此，跨PF和SACCF的涡旋呈现出完全不同的移动轨迹，前者总体向东北移动，且移动距离更远，而后者总体呈散射状分布，无显著特定方向性。
图 7 跨锋面涡旋的移动轨迹a. 跨极锋（PF）和南极绕极流南锋（SACCF）的总涡旋移动轨迹；b. 跨PF的气旋（CE）相对移动轨迹；c. 跨PF的反气旋（AE）相对移动轨迹；d. 跨SACCF的气旋（CE）相对移动轨迹；e. 跨SACCF的反气旋（AE）相对移动轨迹Figure 7. Moving trajectories of cross-frontal eddiesa. Total eddy trajectories across Polar Front (PF) and Southern Antarctic Circumpolar Current Front (SACCF); b. the relative movement trajectories of CE across PF; c. the relative movement trajectories of AE across PF; d. the relative movement trajectories of CE across SACCF; e. the relative movement trajectories of AE across SACCF结合表1和图3可知，斯科舍海产生的涡旋约92%均为短寿命涡旋（<30 d），而SACCF附近为短寿命涡旋产生的热点区域。徐茗等[42]在研究全球海域短寿命涡旋特征时发现，它们多以西向移动为主，但在较强东向环流的海域，涡旋会随之向东迁移。斯科舍海ACC呈现典型的东向流动，跨PF的涡旋主要呈现出东北或东向，这与徐茗等[42]的观点契合。另外，徐茗等[42]的研究也表明，短生命周期CE略倾向于向赤道偏转，AE略倾向于向极地偏转，这与本文中跨PF和SACCF的涡旋中低纬向CE数量在总涡旋数量上占主导的结果一致，同时在一定程度上支持了高纬向涡旋中AE数量占主导的结果。
3.5 涡旋对海洋内部水文结构的影响
涡旋活动伴随着其内部独特的水文结构特征。图8显示了从Argo浮标数据中提取出来的两组同一时期邻近的CE（冷涡）和AE（暖涡）内部水文剖面结果。从图中可知，C1和A1分别位于相邻的CE和AE内部，在0～1 000×104 Pa范围内，C1整体温度比A1低，在海表处低2℃，在50×104～400×104 Pa处有明显的冷水团出现，与同深度的A1温差接近4℃。在盐度剖面中，近350×104 Pa以浅C1盐度要低于A1，之后C1盐度高于A1。另一组C2和A2分别位于CE和AE边缘内侧处，C2在0～2 000×104 Pa上温度都比A2低，与C1有着类似的特征，在150×104 Pa附近有冷水核心，A2温度则从海表缓慢下降，与A1剖面相近。因Argo测得的A2盐度值有误，未能用于比较。C2在海表附近有着低盐特征，但在100×104～200×104 Pa上盐度骤增，200×104 ～1 400×104 Pa相比同深度C1盐度也要大很多，到1 400×104 Pa左右盐度才逐渐与C1靠近。综上，尽管从涡旋产生位置来看，这两组CE和AE之间并没有较大经向差异（<2°），但它们内部从海表延伸至1 000×104 Pa以深都存在显著的水文结构差异。结合南大洋水团分布特征[43]，可知CE内部次表层具有延伸自南极大陆架的低温冬季水（Winter Water，WW）特征，反之AE内部次表层仅存有较高温高盐的水团。可以初步推测来自南侧高纬的水团被CE携带，而AE内部水团则来自北侧低纬海区。
图 8 两组同时期邻近气旋式和反气旋式涡旋内部温盐特性比较A2涡旋盐度数据有误，故没有绘制。a和b中蓝色（红色）虚线为对应时间内气旋（反气旋）涡旋所处位置和形状，蓝色（红色）实线为气旋（反气旋）生命周期内的移动轨迹，蓝色（红色）五角星为气旋（反气旋）第1天出现的位置，黄色实心点为Argo浮标站点，黑色实线为锋面，自上而下分别为亚南极锋（SAF）、极锋（PF）和南极绕极流南锋（SACCF）Figure 8. Two groups of comparison of the potential temperature and salinity between adjacent cyclonic and anticyclonic eddiesSalinity of A2 is omitted due to bad data. The dotted lines in blue (red) in a and b are the positions and shapes of cyclonic (anticyclonic) eddies in the corresponding time, the solid blue (red) lines are the movement of the cyclone (anticyclonic) eddies during their life cycle, the blue (red) stars are the position of the cyclone (anticyclone) eddies on the first day, the yellow solid dots are the Argo stations. The solid black lines are the fronts, which are Sub-antarctic Front (SAF), Polar Front (PF) and Southern Antarctic Circumpolar Current Front (SACCF) from top to bottom为了更加深入了解涡旋内部结构，根据CCHDO提供的CTD站点，本文追踪了斯科舍海两个穿过站点的气旋式冷涡，它们在生命周期内的移动和变形过程在图9中展示。第1个冷涡于2015年12月16日产生（图9a1），向东北方向移动，于2016年1月12日与其南边更大的一个冷涡合并后消失（图9a6）。第2个冷涡于2013年2月12日产生（图9b1），在接下来的时间里向东移动，期间与东侧的一个冷涡分支合并，并移动近6°后消失（图9b6），其生命周期内负SLA信号相对较弱且面积也较小。随后计算这两个涡旋内部位温、盐度和位密的异常值（涡旋内部数值减去背景场数值），以观察涡旋对海洋内部温盐特性再分配的作用，所选择的背景场数据为图9a1中的黄色实心点，该点为所选断面中靠近两个涡旋边缘处（SLA接近0 cm）的站点，与涡旋内部有较大差异。
图 9 两个涡旋移动轨迹和CTD站点分布蓝色箭头为地转流速异常分布；黑色实线为所研究涡旋的移动轨迹；蓝色五角星为涡旋产生时所处的位置；虚线为该涡旋在对应时间内所处的位置和形状；黑色实心点为当天的涡旋中心；a5和b5为CTD站点分布，其中红色实心点为断面站点，黄色实心点为所选择的背景场Figure 9. Movement trajectories of two eddies and CTD stations distributionThe blue arrows show the distribution of geostrophic velocity anomalies; the solid black lines show the trajectories of the studied eddies; the blue stars are the position of the eddy on the first day; the dotted lines are the positions and shapes of eddies in the corresponding time; black solid points indicate the eddy centers in the corresponding time; a5 and b5 are the distribution of the CTD stations, while red solid points are the section stations, and yellow solid points are the selected background field图10显示了上述两个冷涡的位温、盐度和位密的断面结构（等值线）及这3个特征量的异常值（背景颜色）。由SLA值（图9a5、图9b5和图10a1、图10b1）可知，2016年涡旋中心位于站点5附近，2013年涡旋中心位于站点11附近，且前者强度较后者大。断面结果显示，2016年冷涡的冷核中心处于138×104 Pa深度，具有最低位温1.38°C，对应盐度为33.86。该处位温异常（aθ）达–3.36°C，盐度异常（aS）为–0.28。2013年冷涡的冷核中心处于184×104 Pa深度，具有最低位温为2.07°C，对应盐度34.0。该处位温和盐度异常分别为–2.61°C和–0.12。另外，结合图9可知，这两个冷涡的冷核中心温盐负异常均与同断面南侧冷涡的情况（站点8和站点14）一致，只是相较之下负异常幅度较小。在位密断面上，未出现冷核中心对应的显著异常。而在两个断面的500×104 Pa以深，冷涡中心的站点5和站点11处均出现了盐度和位密的显著正异常。其中，2013年涡旋的盐度和位密断面中，站点11在550×104～700×104 Pa深度上出现盐度和密度正异常高值，南侧冷涡对应的站点14也在该深度范围内达到盐度和密度正异常的最大值，尽管同深度范围内南侧冷涡的正异常更显著，但两个站点对应的冷涡情况一致。这两个冷涡内部次表层温盐负异常与图8中Argo数据的冷涡结果基本一致，进一步说明冷涡内部水体来自南侧高纬海区的普遍可能性。
图 10 2016年和2013年两个断面对应的海表面高度异常分布（a1，b1）、位温（θ）及其异常值（aθ）（a2，b2）、盐度（S）及其异常值（aS）（a3，b3）和位密（σθ）及其异常值（$a_{\sigma_{\theta}} $ ）（a4，b4）的垂直断面图断面图中等值线表示各自大小，背景颜色为它们的异常值Figure 10. Sea level anomaly distributions along the two sections obtained in 2016 (a1) and 2013 ( b1), the vertical section of potential temperature (θ) and their anomalies (a2, b2), salinity (S) and their anomalies (a3, b3) and potential density (σθ) and their anomalies (a4, b4) The isolines being the values of θ, S and σθ while the background colors being the anomalies of potential temperature (aθ), salinity (aS), and potential density ($a_{\sigma_{\theta}} $)涡旋在形成过程中，可以将周围的水体携带并滞留在涡旋中心处，当涡旋成熟后，涡旋中心的水与边缘的水之间几乎不会发生交换[44]。在南大洋，由于强大的纬向锋面结构，海洋内部水团和温、盐分布在经向上具有明显特征[43]。本文显示，冷涡携带了高纬的低温、低盐WW并将其滞留，使其随涡旋的移动而移动；反之，暖涡携带了低纬的较高温、高盐的次表层水并将其滞留和输运。Swart等[7]对西南印度洋一个冷涡的研究中发现，该涡旋将高纬的温度和盐度异常向低纬移动了1.5°，还表明在西南印度扇区的南极表层水（Antarctic Surface Water，AASW）每年向北的流量中涡旋的贡献达到了2.5%。Cotroneo等[45]也观察到一个由PF中脱离的冷涡向SAF移动。Morrow等[16]对SAF区域8年时间序列的冷涡进行观察研究，发现每年均有携带盐度负异常水体的涡旋由SAF中脱离并向亚南极区域移动。尽管本节呈现的几个涡旋在经向上移动特征不明显，但是结合3.4节中冷涡有着向低纬移动的趋势，而高纬向移动涡旋中暖涡占主导地位的结果，说明涡旋对斯科舍海水团的移动和热盐的再分配作用无疑不可忽视。
4. 总结与展望
利用基于流场几何特征的涡旋探测方法，本文选取2005–2019年的AVISO卫星高度计融合数据对南大洋斯科舍海域内的涡旋进行了识别与追踪，根据探测结果统计了涡旋半径、传播距离、生命周期等特征参数，且分析涡旋的地理分布特点、跨锋面情况、移动特性及涡动能分布和变化。同时，研究结合Argo浮标数据和CCHDO断面数据对涡旋内部水文特征进行了分析。结果发现：
（1）斯科舍海的涡旋多为短寿命涡旋（<30 d），平均半径在10～30 km之间，这可能与高纬海区较大科氏参数下的ACC背景流速有关。
（2）不同生命周期的涡旋，具有显著不同的产生热点区域，随着生命周期的增大，涡旋主要集中在斯科舍海中部的PF、SACCF和SAF附近。进一步分析发现这可能是因为涡旋产生地与水深存在着一定对应关系有关，斯科舍海有近58%的涡旋产生在3 000～5 000 m深的海域。
（3）EKE高值聚集在斯科舍海盆最深处，且EKE年际异常和SLA绝对值异常在2016年后都显示出明显的正异常，这与2016年之后南极大气环境改变和海冰覆盖急剧减少具有时间对应性。
（4）跨PF和SACCF的涡旋中，低纬向的CE在数量上占主导地位（35.2%），其次为低纬向的AE数量，占总数的30.7%。跨两锋面的高纬向涡旋数量相对较少，且AE占主导。结合涡旋内部水文特性结果，可以推测在斯科舍海CE携带南侧次表层低温低盐水团向北输送，AE携带北侧高温高盐次表层水向高纬输送，这将对水团的移动和热盐的再分配有着重要影响。
本文对斯科舍海的EKE年际变化规律及涡旋内部水文结构特征进行了检测分析，为进一步掌握南大洋海洋–大气相互作用和涡旋对物质能量的跨锋面输送作用提供基础支撑。
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图 1 研究区域地形（a），海表面高度（b）和海表面高度异常（c）
图中红色框中为斯科舍海范围；a中锋面数据来自于Orsi等[36]，自北向南依次是SAF（亚南极锋）、PF（极锋）、SACCF（南极绕极流）和SB（南极绕极流南部边界），灰色等值线为4 000 m等深线；b和c分别为AVISO提供的2018年1月1日海表面高度和海表面高度异常分布
Fig. 1 Topography of the study area (a), sea surface height (b) and sea surface anomaly (c)
The range of Scotia Sea is shown in the red box; data of front is obtained from Orsi et al.[36] in a, fronts from north to south are SAF (Sub-antarctic Front), PF (Polar Front), SACCF (Southern Antarctic Circumpolar Current Front) and SB (Southern boundary) of Antarctic Circumpolar Current, the gray contour is 4 000 m isobath; b and c show sea surface height and sea surface anomaly on January 1, 2018 respectively, which are provided by AVISO
图 2 涡旋的生命周期（a）、传播距离（b）、生命周期内涡旋的平均半径（c）和最大半径（d）所对应的数量分布关系
Fig. 2 The number distributions corresponding to lifespan (a), propagation distance (b), mean radius (c) and maximum radius (d) during lifespan of all eddies
图 3 不同生命周期范围内涡旋产生地落在1o×0.5o网格内的比率分布
该比率通过产生地落在该网格内部的涡旋个数与所统计的寿命周期范围内涡旋的总个数之比获得。白色区域为没有相应生命周期涡旋产生的区域
Fig. 3 Ratio distribution of eddies generated in the 1o×0.5o grids corresponding to different lifespan ranges
The ratio is calculated as the ratio of the number of eddies originated in the grid and the total number of eddies for each statistical lifespan range. The white areas are those where no corresponding lifespan eddies are originated
图 4 涡旋产生地的水深、涡旋半径、生命周期和传播距离之间的关系
Fig. 4 Relationship among water depth of eddy generating area, eddy radius, lifespan and propagation distance
图 5 2005–2019年平均涡动能（EKE）空间分布（a），白色等值线为4 000 m等深线；月平均EKE（黑线）及标准差范围（浅蓝色），年平均EKE以及标准差（红线）（b）；基于日平均EKE时间序列的功率谱分析（c）
Fig. 5 The spatial distribution of mean eddy kinetic energy (EKE) from 2005 to 2019, white contours are 4 000 m isobaths (a); monthly mean EKE (black line) and one standard deviation range (light blue), annual-mean EKE and standard deviation (red line) (b); power spectrum of daily EKE time-series (c)
图 6 海表面高度异常（SLA）绝对值异常（a）和涡动能（EKE）异常（b）
异常的参考基准为2005–2019年之间15年的平均值，误差条表示年平均异常结果对应的标准差
Fig. 6 Anomaly of absolute sea level anomaly (SLA) (a) and eddy kinetic energy (EKE) (b)
The anomaly respect to the 15-year mean values during 2005–2019, error bars denoted the standard deviations for annually mean results
图 7 跨锋面涡旋的移动轨迹
a. 跨极锋（PF）和南极绕极流南锋（SACCF）的总涡旋移动轨迹；b. 跨PF的气旋（CE）相对移动轨迹；c. 跨PF的反气旋（AE）相对移动轨迹；d. 跨SACCF的气旋（CE）相对移动轨迹；e. 跨SACCF的反气旋（AE）相对移动轨迹
Fig. 7 Moving trajectories of cross-frontal eddies
a. Total eddy trajectories across Polar Front (PF) and Southern Antarctic Circumpolar Current Front (SACCF); b. the relative movement trajectories of CE across PF; c. the relative movement trajectories of AE across PF; d. the relative movement trajectories of CE across SACCF; e. the relative movement trajectories of AE across SACCF
图 8 两组同时期邻近气旋式和反气旋式涡旋内部温盐特性比较
A2涡旋盐度数据有误，故没有绘制。a和b中蓝色（红色）虚线为对应时间内气旋（反气旋）涡旋所处位置和形状，蓝色（红色）实线为气旋（反气旋）生命周期内的移动轨迹，蓝色（红色）五角星为气旋（反气旋）第1天出现的位置，黄色实心点为Argo浮标站点，黑色实线为锋面，自上而下分别为亚南极锋（SAF）、极锋（PF）和南极绕极流南锋（SACCF）
Fig. 8 Two groups of comparison of the potential temperature and salinity between adjacent cyclonic and anticyclonic eddies
Salinity of A2 is omitted due to bad data. The dotted lines in blue (red) in a and b are the positions and shapes of cyclonic (anticyclonic) eddies in the corresponding time, the solid blue (red) lines are the movement of the cyclone (anticyclonic) eddies during their life cycle, the blue (red) stars are the position of the cyclone (anticyclone) eddies on the first day, the yellow solid dots are the Argo stations. The solid black lines are the fronts, which are Sub-antarctic Front (SAF), Polar Front (PF) and Southern Antarctic Circumpolar Current Front (SACCF) from top to bottom
图 9 两个涡旋移动轨迹和CTD站点分布
蓝色箭头为地转流速异常分布；黑色实线为所研究涡旋的移动轨迹；蓝色五角星为涡旋产生时所处的位置；虚线为该涡旋在对应时间内所处的位置和形状；黑色实心点为当天的涡旋中心；a5和b5为CTD站点分布，其中红色实心点为断面站点，黄色实心点为所选择的背景场
Fig. 9 Movement trajectories of two eddies and CTD stations distribution
The blue arrows show the distribution of geostrophic velocity anomalies; the solid black lines show the trajectories of the studied eddies; the blue stars are the position of the eddy on the first day; the dotted lines are the positions and shapes of eddies in the corresponding time; black solid points indicate the eddy centers in the corresponding time; a5 and b5 are the distribution of the CTD stations, while red solid points are the section stations, and yellow solid points are the selected background field
图 10 2016年和2013年两个断面对应的海表面高度异常分布（a1，b1）、位温（θ）及其异常值（aθ）（a2，b2）、盐度（S）及其异常值（aS）（a3，b3）和位密（σθ）及其异常值（
$a_{\sigma_{\theta}} $ ）（a4，b4）的垂直断面图断面图中等值线表示各自大小，背景颜色为它们的异常值
Fig. 10 Sea level anomaly distributions along the two sections obtained in 2016 (a1) and 2013 ( b1), the vertical section of potential temperature (θ) and their anomalies (a2, b2), salinity (S) and their anomalies (a3, b3) and potential density (σθ
) and their anomalies (a4, b4) The isolines being the values of θ, S and σθ while the background colors being the anomalies of potential temperature (aθ), salinity (aS), and potential density ($a_{\sigma_{\theta}} $)
表 1 2005–2019年斯科舍海涡旋生命周期、个数和对应平均半径、平均传播距离情况
Tab. 1 Lifespan, number of eddies, and the corresponded mean radius and propagation distance in the Scotia Sea from 2005 to 2019
生命周期/d 气旋式涡旋个数 反气旋式涡旋个数 平均半径/km 平均传播距离/km [2, 30) 17 624 16 579 24.93±9.6 31.43 [30, 80) 1 854 1 828 33.43±8.48 115.96 [80, 250) 185 220 36.62±7.74 241.39 注：平均半径中的误差部分显示一个标准差。 
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表 2 跨极锋（PF）和南极绕极流南锋（SACCF）两锋面涡旋个数统计
Tab. 2 The number of eddies crossing Polar Front (PF) and Southern Antarctic Circumpolar Current Front (SACCF)
锋面 高纬向移动 低纬向移动 总个数 CE个数 AE个数 CE个数 AE个数 PF 36 70 221 171 489 SACCF 177 210 280 266 933
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[1] Frenger I, Münnich M, Gruber N, et al. Southern ocean eddy phenomenology[J]. Journal of Geophysical Research, 2015, 120(11): 7413−7449. [2] Abernathey R, Marshall J, Mazloff M, et al. Enhancement of mesoscale eddy stirring at steering levels in the Southern Ocean[J]. Journal of Physical Oceanography, 2010, 40(1): 170−184. doi: 10.1175/2009JPO4201.1 [3] Nikurashin M, Vallis G K, Adcroft A. Routes to energy dissipation for geostrophic flows in the Southern Ocean[J]. Nature Geoscience, 2013, 6(1): 48−51. doi: 10.1038/ngeo1657 [4] Muhling B A, Beckley L E, Olivar M P. Ichthyoplankton assemblage structure in two meso-scale Leeuwin Current eddies, eastern Indian Ocean[J]. Deep-Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 2007, 54(8/11): 1113−1128. [5] Okubo A. Horizontal dispersion of floatable particles in the vicinity of velocity singularities such as convergences[J]. Deep-Sea Research and Oceanographic Abstracts, 1970, 17(3): 445−454. doi: 10.1016/0011-7471(70)90059-8 [6] Isern-Fontanet J, García-Ladona E, Font J. Vortices of the mediterranean sea: an altimetric perspective[J]. Journal of Physical Oceanography, 2006, 36(1): 87−103. doi: 10.1175/JPO2826.1 [7] Swart N C, Ansorge I J, Lutjeharms J R E. Detailed characterization of a cold Antarctic eddy[J]. Journal of Geophysical Research, 2008, 113(C1): C01009. [8] Ivanov Y A, Krasnopevtsev A Y, Morozov Y G, et al. A cyclonic frontal eddy in the Antarctic circumpolar current[J]. Oceanology, 1985, 25: 22−25. [9] Joyce T M, Patterson S L, Millard Jr R C. Anatomy of a cyclonic ring in the drake passage[J]. Deep-Sea Research Part A: Oceanographic Research Papers, 1981, 28(11): 1265−1287. doi: 10.1016/0198-0149(81)90034-0 [10] Jayne S R, Marotzke J. The oceanic eddy heat transport[J]. Journal of Physical Oceanography, 2002, 32(12): 3328−3345. doi: 10.1175/1520-0485(2002)032<3328:TOEHT>2.0.CO;2 [11] Trani M, Falco P, Zambianchi E. Near-surface eddy dynamics in the Southern Ocean[J]. Polar Research, 2011, 30: 11203. doi: 10.3402/polar.v30i0.11203 [12] Patel R S, Phillips H E, Strutton P G, et al. Meridional heat and salt transport across the subantarctic front by cold-core eddies[J]. Journal of Geophysical Research, 2019, 124(2): 981−1004. [13] Korb R E, Whitehouse M. Contrasting primary production regimes around South Georgia, Southern Ocean: large blooms versus high nutrient, low chlorophyll waters[J]. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2004, 51(5): 721−738. doi: 10.1016/j.dsr.2004.02.006 [14] Bernard A T F, Ansorge I J, Froneman P W, et al. Entrainment of Antarctic euphausiids across the Antarctic Polar Front by a cold eddy[J]. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2007, 54(10): 1841−1851. doi: 10.1016/j.dsr.2007.06.007 [15] Barker P F. Scotia Sea regional tectonic evolution: implications for mantle flow and palaeocirculation[J]. Earth-Science Reviews, 2001, 55(1/2): 1−39. [16] Morrow R, Donguy J R, Chaigneau A, et al. Cold-core anomalies at the Subantarctic front, south of Tasmania[J]. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2004, 51(11): 1417−1440. doi: 10.1016/j.dsr.2004.07.005 [17] Korb R E, Whitehouse M J, Ward P. SeaWiFS in the Southern Ocean: spatial and temporal variability in phytoplankton biomass around South Georgia[J]. Deep-Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 2004, 51(1/3): 99−116. [18] Ferrari R, Provost C, Park Y H, et al. Heat fluxes across the Antarctic circumpolar current in Drake Passage: mean flow and eddy contributions[J]. Journal of Geophysical Research, 2014, 119(9): 6381−6402. [19] Hill S L, Reid K, North A W. Recruitment of mackerel icefish (Champsocephalus gunnari) at South Georgia indicated by predator diets and its relationship with sea surface temperature[J]. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 2005, 62(11): 2530−2537. doi: 10.1139/f05-157 [20] 刘慧, 朱国平. 近百年来南极磷虾分布冷热点的时空变动[J]. 应用生态学报, 2020, 31(3): 1015−1022.Liu Hui, Zhu Guoping. Spatial-temporal variation in hotspot and coldspot of Antarctic krill distribution in recent 100 years[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2020, 31(3): 1015−1022. [21] Kahru M, Mitchell B G, Gille S T, et al. Eddies enhance biological production in the Weddell-Scotia Confluence of the Southern Ocean[J]. Geophysical Research Letters, 2007, 34(14): L14603. doi: 10.1029/2007GL030430 [22] 崔伟, 王伟, 马毅, 等. 基于1993−2014年高度计数据的西北太平洋中尺度涡识别和特征分析[J]. 海洋学报, 2017, 39(2): 16−28.Cui Wei, Wang Wei, Ma Yi, et al. Identification and analysis of mesoscale eddies in the Northwestern Pacific Ocean from 1993−2014 based on altimetry data[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(2): 16−28. [23] 胡冬, 陈希, 赵艳玲, 等. 两个西边界流延伸体区域中尺度涡统计特征分析[J]. 海洋学报, 2018, 40(6): 15−28.Hu Dong, Chen Xi, Zhao Yanling, et al. Statistical characteristics of mesoscale eddies in the two western boundary current extension regions[J]. Haiyang Xuebao, 2018, 40(6): 15−28. [24] 汤博, 侯一筠, 殷玉齐, 等. 北太平洋副热带逆流区中尺度涡旋的统计特征及其分布规律[J]. 海洋与湖沼, 2019, 50(5): 937−947. doi: 10.11693/hyhz20190300050Tang Bo, Hou Yijun, Yin Yuqi, et al. Statistical characteristics of mesoscale eddies and the distribution in the North Pacific subtropical countercurrent[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2019, 50(5): 937−947. doi: 10.11693/hyhz20190300050 [25] 胡松, 李敏华, 刘必林, 等. 黑潮延伸体区域叶绿素季节变化以及中尺度涡对其影响机制研究[J]. 海洋与湖沼, 2020, 51(6): 1370−1378. doi: 10.11693/hyhz20191100234Hu Song, Li Minhua, Liu Bilin, et al. Seasonal characteristics of Chlorophyll a concentration in Kuroshio extension and influences of mesoscale eddies[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2020, 51(6): 1370−1378. doi: 10.11693/hyhz20191100234 [26] 刘瑜, 郑全安, 李晓峰. 西北太平洋柔鱼渔场分布与涡动能变化的相关关系[J]. 海洋学报, 2020, 42(2): 44−51.Liu Yu, Zheng Quanan, Li Xiaofeng. Relationship between neon flying squid Ommastrephes bartramii fishery distribution patterns and eddy kinetic energy in Northwest Pacific Ocean[J]. Haiyang Xuebao, 2020, 42(2): 44−51. [27] 郑晓莉, 董庆, 樊星. 北太平洋中尺度涡海表温度和叶绿素浓度特征分析[J]. 遥感学报, 2020, 24(1): 85−96.Zheng Xiaoli, Dong Qing, Fan Xing. Characteristics of sea surface temperature and chlorophyll concentration inside mesoscale eddies in the North Pacific Ocean[J]. Journal of Remote Sensing, 2020, 24(1): 85−96. [28] 曾伟强, 张书文, 马永贵, 等. 1993−2017年南海中尺度涡特征分析[J]. 广东海洋大学学报, 2019, 39(5): 96−106.Zeng Weiqiang, Zhang Shuwen, Ma Yonggui, et al. Analysis of mesoscale eddy characteristics in the South China Sea from 1993 to 2017[J]. Journal of Guangdong Ocean University, 2019, 39(5): 96−106. [29] 祖永灿, 孙双文, 赵玮, 等. 南海中尺度涡上海面热通量异常的季节变化[J]. 海洋科学进展, 2019, 37(1): 11−21. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2019.01.002Zu Yongcan, Sun Shuangwen, Zhao Wei, et al. Seasonal characteristics and mechanism of the sea surface heat fluxes associated with mesoscale eddies in the South China Sea[J]. Advances in Marine Science, 2019, 37(1): 11−21. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2019.01.002 [30] 白志鹏, 韩君, 郭贤鹏, 等. 基于CORA2再分析数据的南海中尺度涡时空分布特征初步研究[J]. 海洋预报, 2020, 37(2): 73−83. doi: 10.11737/j.issn.1003-0239.2020.02.009Bai Zhipeng, Han Jun, Guo Xianpeng, et al. Spatial and temporal distribution characteristics of mesoscale eddies in the South China Sea based on the CORA2 reanalysis data[J]. Marine Forecasts, 2020, 37(2): 73−83. doi: 10.11737/j.issn.1003-0239.2020.02.009 [31] Vaughan D G, Marshall G J, Connolley W M, et al. Recent rapid regional climate warming on the Antarctic peninsula[J]. Climatic Change, 2003, 60(3): 243−274. doi: 10.1023/A:1026021217991 [32] Nencioli F, Dong Changming, Dickey T, et al. A vector geometry-based eddy detection algorithm and its application to a high-resolution numerical model product and high-frequency radar surface velocities in the southern California Bight[J]. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 2010, 27(3): 564−579. doi: 10.1175/2009JTECHO725.1 [33] 董昌明, 蒋星亮, 徐广珺, 等. 海洋涡旋自动探测几何方法、涡旋数据库及其应用[J]. 海洋科学进展, 2017, 35(4): 439−453. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2017.04.001Dong Changming, Jiang Xingliang, Xu Guangjun, et al. Automated eddy detection using geometric approach, eddy datasets and their application[J]. Advances in Marine Science, 2017, 35(4): 439−453. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2017.04.001 [34] 胡冬, 陈希, 毛科峰, 等. 南印度洋中尺度涡统计特征及三维合成结构研究[J]. 海洋学报, 2017, 39(9): 1−14.Hu Dong, Chen Xi, Mao Kefeng, et al. Statistical characteristics and composed three dimensional structures of mesoscale eddies in the South Indian Ocean[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(9): 1−14. [35] Sun Wenjin, Dong Changming, Tan Wei, et al. Vertical structure anomalies of oceanic eddies and eddy-induced transports in the South China Sea[J]. Remote Sensing, 2018, 10(5): 795. doi: 10.3390/rs10050795 [36] Orsi A H, Whitworth III T, Nowlin Jr W D. On the meridional extent and fronts of the Antarctic circumpolar current[J]. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 1995, 42(5): 641−673. doi: 10.1016/0967-0637(95)00021-W [37] 陈红霞, 林丽娜, 潘增弟. 南极绕极流研究进展综述[J]. 极地研究, 2017, 29(2): 183−193.Chen Hongxia, Lin Li’na, Pan Zengdi. An overview of Antarctic circumpolar current research[J]. Chinese Journal of Polar Research, 2017, 29(2): 183−193. [38] Moore J K, Abbott M R, Richman J G. Location and dynamics of the Antarctic Polar Front from satellite sea surface temperature data[J]. Journal of Geophysical Research, 1999, 104(C2): 3059−3073. doi: 10.1029/1998JC900032 [39] Schlosser E, Haumann F A, Raphael M N. Atmospheric influences on the anomalous 2016 Antarctic sea ice decay[J]. The Cryosphere, 2018, 12(3): 1103−1119. doi: 10.5194/tc-12-1103-2018 [40] Turner J, Phillips T, Marshall G J, et al. Unprecedented springtime retreat of Antarctic sea ice in 2016[J]. Geophysical Research Letters, 2017, 44(13): 6868−6875. doi: 10.1002/2017GL073656 [41] Armitage T W K, Bacon S, Ridout A L, et al. Arctic Ocean surface geostrophic circulation 2003–2014[J]. The Cryosphere, 2017, 11(4): 1767−1780. doi: 10.5194/tc-11-1767-2017 [42] 徐茗, 陈戈, 彭琳. 短生命周期海洋涡旋的时空分布特征[J]. 海洋学报, 2019, 41(9): 94−104.Xu Ming, Chen Ge, Peng Lin. Temporal and spatial properties of short-life oceanic eddies[J]. Haiyang Xuebao, 2019, 41(9): 94−104. [43] Carter L, McCave I N, Williams M J M. Chapter 4 circulation and water masses of the southern ocean: a review[J]. Developments in Earth and Environmental Sciences, 2008, 8: 85−114. [44] Ladd C, Mordy C W, Kachel N B, et al. Northern Gulf of Alaska eddies and associated anomalies[J]. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2007, 54(4): 487−509. doi: 10.1016/j.dsr.2007.01.006 [45] Cotroneo Y, Budillon G, Fusco G, et al. Cold core eddies and fronts of the Antarctic circumpolar current south of New Zealand from in situ and satellite data[J]. Journal of Geophysical Research, 2013, 118(5): 2653−2666. 期刊类型引用(1)
1. 程灵巧，孟俊杰，李等，北出裕二郎，张春玲，左军成. 2011-2020年间南大洋印度洋扇区冬季水的年际变化特征及其成因. 海洋学报. 2023(08): 11-23 . 
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