科大研究人員發現南海存在三層交替旋轉運動的「熱點」源

香港科技大學(科大)港澳海洋研究中心主任甘劍平教授研究團隊於中國南海進行海洋模擬試驗及觀測，透過地球流體動力學理論，揭秘了南海的海洋三維運動特徵。中國南海的複雜海洋環流系統決定了南海水體運動的能量轉化和物質運輸，對生物地質化學過程、碳收支、海洋生態環境健康、區域氣候變化，以及佔世界人口約22%的周邊國家和地區經濟社會的可持續發展至關重要。南海海環流本身及其動力的研究被認為是認知南海的基礎和靈魂。

在過去的幾十年，儘管全球對南海水流運動持續關注，但由於缺乏觀測資料和可靠的海洋模擬模型，及對南海環流背景上的複雜物理過程的認知，科學界對南海的三維水體運動仍然非常模糊，甚至存在誤解。

最近，科大海洋科學系講座教授甘劍平的團隊透過觀測、模擬及利用地球流體動力學理論證明了南海在表層、中層和底層分別存在的流動方向爲逆時針、順時針，和順時針方向的三層交替旋轉環流。研究也發現南海的三層旋轉環流是由「熱點」的陡峭海盆陸坡處的陸坡流組成，並非在整個海域均存在組織有序的運動結構。而陸坡流則受到季候風、黑潮入侵和獨特地形約束的共同作用，並被多尺度海洋環流過程不斷改變和調節。研究首次論述了南海環流的三維結構和物理機制，釐清了科學界一直以來對南海水體運動的誤解。基於此，甘教授團隊於早前建立了受觀測和理論驗證和約束的南海海洋環流和生物地質化學影像化WavyOcean模擬平台。甘教授說：「由於目前未能刻畫邊緣海環流的動力『熱點』，幾乎所有全球模式在同樣的時空解析度下，都無法準確模擬出南海的三層運動流結構及其相關物理過程。因此，有別於大洋環流，我們對受海底地形、海峽交換流、多尺度環流動力過程等多重強迫的全球邊緣海環流的認知和模擬比想像中更具挑戰。」。

甘教授補充：「海洋觀測對海洋研究必不可少，但海上現場觀測的強時空局限性對認知海洋環流結構，特別對開展環流動力的理論分析來說是非常困難的。越來越多的海洋研究和發現需要依靠日臻發展的、且受觀測和地球流體動力理論嚴格驗證的數據模擬系統。海洋數據模擬試驗或模擬『觀測』對海洋研究同樣必不可少。」。甘教授作為計算地球流體動力學的專家，認為模擬的過程不是輸入輸出的代碼遊戲，而是建造一個基於科學的、「精緻」的數據實驗和觀測的過程。除了模擬和預報真實海洋，海洋模擬更是認知海洋過程和現象，輔助探索未知規律的重要科學工具。

是項研究是甘教授團隊聯合澳門大學和南方科技大學研究人員一同努力的成果，研究結果最近已在《自然-通訊》裡發表。研究由港澳海洋研究中心，香港研資局和國家自然科學基金會共同資助。港澳海洋研究中心由青島國家科學與技術實驗室和香港科技大學共同建立。

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