《Progress in Oceanography》：Observed summertime slope current in northern South China Sea
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本文旨在解决南海北部大陆斜坡区夏季西南向流（曾被称为“东沙流”）三维结构不清、形成机制不明的关键问题。研究人员综合利用多源观测与数值模拟，系统揭示了该流动的持久性、空间尺度（~750 km）及其地转平衡驱动本质，提出其应更名为“粤琼斜坡流”，并阐明黑潮中尺度涡旋和风应力旋度是其主要动力来源。该研究深化了对陆坡物质输运过程的理解，并为区域环流模型提供了重要约束。
在广阔的南海北部，大陆坡是连接近岸与深海的关键通道，其间的物质与能量交换深刻影响着区域环境与全球变化。其中，一股沿陆坡等深线流动的西南向流，早在夏季就已被观测到，并因其靠近东沙群岛而被命名为“东沙流”。然而，关于这股流究竟能延伸多远、有多强、其三维结构如何，特别是它为何能在与夏季西南季风方向相反的情况下依然存在，学界长期以来众说纷纭，莫衷一是。传统的观点认为，它是北部海盆尺度气旋式环流的北翼，由风应力旋度驱动。但也有一些证据暗示，它可能与从吕宋海峡入侵的黑潮及其脱落的中尺度涡旋有关。由于缺乏长期、系统的观测，这些问题一直悬而未决，制约了人们对这一关键区域海洋动力过程的准确认知。为了揭开“东沙流”的神秘面纱，一项发表在《Progress in Oceanography》上的研究，综合了前所未有的多源数据，为我们描绘了一幅关于这股流的全新、完整的图景。
为解答上述问题，研究团队采用了多学科交叉的综合研究方法。关键技术方法包括：1）现场水文与海流观测：整合了五次夏季航次获取的温盐深剖面数据，用于计算地转流；在陆坡区布设了12个锚碇观测站，获取了从30天到近5个月不等的海流时间序列数据，以分析流动的垂向结构和时空变异。2）卫星遥感与示踪数据应用：利用卫星高度计数据产品，分析了气候态夏季平均绝对动力地形，揭示了沿陆坡的海面高度脊；同时，处理了1999-2012年间178个表面漂流浮标的轨迹数据，构建了欧拉平均流场，用以刻画表层流的空间格局。3）数值模拟分析：使用了混合坐标海洋模型和地球模拟器海洋环流模型的输出结果，计算了上层海洋的体积输送流函数，从模式角度验证观测到的环流结构。4）多源数据融合与动力诊断：结合了再分析风场数据、世界海洋图集的气候态盐度数据等，对风应力旋度的作用以及高盐水舌的来源进行了综合分析。
研究结果
3. 水文特征
通过对1994年、2000年、2004、2006及2009年多个夏季航次温盐深数据的分析，计算的地转流速表明，在东沙以西的南海北部上陆坡区（水深约200-500米），存在持续的西南向流动。例如，1994年航次显示，流核速度超过40 cm/s，水平尺度超过300公里，宽度约100公里。2000年的观测进一步证实，在东沙以西，最强的西南向流出现在一个暖涡和冷涡形成的辐合区，表面流速超过60 cm/s。而在季风转换期的晚夏/初秋，西南向流虽然存在但强度减弱。这些结果一致指向一个沿等深线、主要受地转平衡约束的西南向斜坡流的存在。?3), and geostrophic velocity (cm s?1; positive for northeastward) referred to 500 dbar along hydrographic sections presented in upper panels showing the southwestward flowing slope current on 1 Introduction, 2 Data and Methods, 3 Hydrography features, 3.1 The “cooperative” survey in summer 1994, 3.2 The “973-A” cruise in summer 2000, 3.3 The “open” and “973-B” cruises in summers 2004, 2006 and 2009, 4 Evidences from Observations and Numerical Simulations, and a mesoscale warm core eddy from the Kuroshio on Section 6. Map of a part of the “cooperative” hydrographic survey in summer 1994 (bottom-left subplot) superimposed on the continental slope terrain with isobaths at depths of 200, 500, 1000, and 2000?m. The ADT (m) and the corresponding surface geostrophic currents (bottom-right subplot) is presented for September 4, 1994; a strong anticyclonic ring from the Kuroshio was revealed in Li et al. (1998).">
4. 来自观测和数值模拟的证据
4.1. 来自卫星高度计的绝对动力地形脊
气候态夏季平均绝对动力地形图清晰显示，沿北部南海大陆坡和外陆架存在一个狭长的海面高度脊。这个脊从东沙群岛向西南延伸至海南岛以东海域，其南侧对应着西南向流动，而北侧（陆架上）则为东北向流，形成了一个沿坡面的狭长反气旋式环流格局。该脊的强度在夏季逐月增强，并向陆架方向扩张。
4.2. 由表面漂流浮标导出的欧拉流场
基于多年夏季漂流浮标数据构建的欧拉平均流场表明，在上述绝对动力地形脊的南翼，即大致沿200至2000米等深线之间的陆坡区，存在持续的西南向流。该流动从东沙水域连续延伸至海南岛东南，跨度约750公里，在海南岛以东峰值流速可达41 cm/s。高密度的浮标轨迹证实了该近表层流的空间连贯性和统计可靠性。
4.3. 混合坐标海洋模型与地球模拟器海洋环流模型流场模拟
混合坐标海洋模型和地球模拟器海洋环流模型对上层海洋的模拟结果一致显示，从东沙到海南岛东南的上陆坡区存在持续的西南向体积输送，而在2000米等深线以下的深水区，输送则以东北向为主，在绝对动力地形脊南侧的洼地内形成了一个细长的气旋式环流。
4.4. 锚碇海流观测
4.4.1. 上陆坡海流
多个位于上陆坡的锚碇观测（如M2、LH、Q5、H1站）均记录到夏季持续的西南向流，平均沿坡流速最大值在1.3至17.0 cm/s之间，峰值多集中在次表层。这些流动与局地风场变化并无明显相关，甚至在台风过境导致强风反转时，西南向流反而可能短暂增强，表明其并非由局地风直接驱动。
4.4.2. 下陆坡海流
位于下陆坡的锚碇（G1, G2, G3, G4站）观测则显示，该区域流动以东北向为主，且受中尺度涡旋和热带气旋过境影响显著，流向多变。
5. 讨论
5.1. 潜在的驱动机制
5.1.1. 南海北部的风应力旋度
夏季，南海北部上空的正风应力旋度有利于驱动海盆尺度的气旋式环流，西南向斜坡流被认为是其北翼。然而，气候态风场分析显示，正风应力旋度在夏季是逐渐东扩的，并非整个夏季都覆盖整个研究区域。而锚碇观测表明，西南向流在六月、七月（风应力旋度尚未主导全区时）就已存在，说明单靠风应力旋度不足以维持其持久性。
5.1.2. 中尺度黑潮涡旋与大陆坡的相互作用
研究指出，沿坡的绝对动力地形脊很可能与上陆坡的暖、高盐水团有关。气候态盐度数据揭示了一个沿陆坡断裂带入侵的高盐舌，其形态与绝对动力地形脊相似，水团特性指示其与黑潮入侵存在水文联系。其潜在来源是自吕宋海峡脱落的黑潮中尺度涡旋。这些涡旋向西传播，在遇到东沙地形时发生变形，并在海南岛以东的陆坡弯处耗散，过程中将所携带的高盐水泄漏至陆坡，形成了沿坡的暖高盐水带，从而维持了海面高度脊。斜坡流正是位于该脊的南侧，由跨坡的压力梯度在地转平衡下维持。
5.2. “粤琼斜坡流”对比“东沙流”
综合所有证据，该西南向流并非局限于东沙附近，而是沿广东（粤）和海南（琼）外海的大陆斜坡连续延伸约750公里的完整流系。其宽度约100公里，垂向至少可及500米，可能直达海底。因此，研究建议将历史上局地化的“东沙流”更名为“粤琼斜坡流”，以更准确地反映其完整路径和地理跨度。
结论与意义
本研究通过多源数据集成的综合观测，确证了南海北部夏季上陆坡区存在一个持久、大范围的西南向“粤琼斜坡流”。该流沿200至2000米等深线，从东沙群岛延伸至海南岛东南，跨度约750公里，宽约100公里，垂向伸展至少500米，最大平均沿坡流速超过10 cm/s，并表现出显著的天气至季节内尺度变异。动力学上，该流是局地生成并维持的，其存在与沿上陆坡和外陆架的绝对动力地形脊相关，该脊由跨坡压力梯度通过地转平衡驱动西南向流。这个脊很可能由黑潮中尺度涡旋带来的暖高盐水团所维持。虽然南海北部的正风应力旋度有利于形成以该西南向流为北翼的海盆尺度气旋式环流，但观测显示该流在区域性强风建立之前就已出现，表明风应力旋度并非其唯一的维持机制。研究最终识别出两个共同贡献于该流动的动力因子：中尺度黑潮涡旋和风应力旋度。
这项研究的意义在于，它首次系统、全面地刻画了南海北部关键陆坡流的三维结构、时空范围与变异特征，厘清了其核心动力机制，将传统的局部性认知提升到对一个连续流系的理解。提出的“粤琼斜坡流”新命名，更科学地界定了该海洋现象的地理范畴。对黑潮涡旋与风应力旋度共同驱动机制的阐明，深化了对南海环流多尺度动力过程相互作用的认识，特别是陆坡过程在沟通黑潮与南海环流中所起的关键作用，为改进区域海洋数值模拟、预测物质输运及生态效应提供了重要的观测依据和理论支撑。
