南太平洋低纬度西边界流主要包括新几内亚沿岸流（New Guinea Coastal Current, NGCC）和新几内亚沿岸潜流（New Guinea Coastal Undercurrent, NGCUC），其对于南北半球间水团的再分配和ENSO（El Niño/Southern Oscillation）的调控具有重要作用。以往的ADCP（Acoustic Doppler Current Profilers）观测资料只覆盖了上250 m的速度剖面且观测时间较短，还不足以完全覆盖NGCUC的深度范围，目前我们对于新几内亚沿岸海域海流的垂直结构和多尺度变异规律仍不清楚。本研究主要利用中国科学院海洋研究所在2015-2019年期间布放的两套潜标站点观测数据，并结合1980-2019年期间的OFES（Ocean General Circulation Model for the Earth Simulator）模式输出数据，对新几内亚沿岸流系的基本结构和区域内海流的季节-年际变化进行研究。

ADCP数据很好的观测到了沿岸上800 m的海流结构。除了表层季节性逆转的NGCC和次表层稳定向西流动的NGCUC，在300 m以下还发现了一支平均速度约为10 cm/s的季节性逆转海流，并将其命名为新几内亚沿岸中层流（New Guinea Coastal Intermediate Current，NGCIC）。该海流的发现表明西边界流区的季风强迫作用不止作用于上层海洋，其影响深度可以达到800 m，这远远超过了我们之前的认知。线性连续层化模式（Linear Continuously Stratified Model, LCSM）成功模拟了沿岸海流的结构及其季节变化特征，发现第一和第二斜压模的组合主导了海流的垂直结构及其季节循环。这也反映了大洋环流对大尺度风应力低阶模态的响应。

除了显著的季节变化，观测结果也显示NGCUC的沿岸流速存在显著的年际变化。NGCUC的流核在2015/2016厄尔尼诺事件期间变浅至表层，而在2017/2018拉尼娜期间其流核加深至220 m。随着流核的变浅或加深上400 m的流速异常也表现出显著的年际变化，这种年际变化的出现与ENSO期间赤道太平洋温跃层的起伏密切相关。OFES模式较好的模拟出同期ADCP中观测到的年际变化，尽管其模拟的流速及年际变化相较于ADCP都较弱。此外，OFES的多年合成结果也证实了这种年际变化存在于整个厄尔尼诺或拉尼娜事件期间，而不仅仅是厄尔尼诺事件的衰减期。

新几内亚沿岸流场的年际变化也呈现出明显的空间分布差异。在Solomon Sea内流向赤道的上400 m平均输送中，通过Vitiaz Strait（9.2 Sv）的输送要大于通过Solomon Strait（8.2 Sv）的输送，而通过George’s Channel（0.1 Sv）的输送较弱。而在年际尺度上，通过Vitiaz Strait（0.84 Sv）的ENSO信号要弱于Solomon Strait（1.1 Sv），体现了Vitiaz Strait狭窄地形对于年际信号的限制作用。通过Vitiaz Strait的输送仍然携带着较强的ENSO信号，比通过海峡前的输送携带的年际信号减弱约28%。在向西输送的过程中其携带的年际信号逐渐减弱，尤其在142°E断面（0.65 Sv）以西变得不显著。输送收支分析的结果显示与ENSO呈负相关的SEC南分支在146°E断面处逐渐汇入NGCUC，从而减弱了其年际信号而增强了其平均输送。

此外，新几内亚沿岸不同层次上的海流在ENSO期间也表现出不同的年际变化。OFES模式的分析结果表明NGCUC流核的变浅（加深）不仅与ENSO期间赤道温跃层的起伏相关，而且也受到其在不同位密面间垂直移动的影响。厄尔尼诺期间NGCUC流核在位密面间的垂直移动导致温跃层以上的水团（SW和 UTW）与ENSO呈正相关，而温跃层以下的水团与ENSO呈负相关。这种年际变化不是局地特征，而是ENSO循环充放电过程中大尺度环流异常的一部分。从区域环流来看，厄尔尼诺期间温跃层以上和以下分别表现为顺时针和逆时针的跨赤道环流异常，而相反的环流异常出现在拉尼娜期间。进入Solomon Sea的年际信号主要来自于Gulf of Papua Current（GPC）和North Vanuatu Jet（NVJ）。分析结果表明NVJ主导了进入Solomon Sea总输送的年际变化，而GPC的贡献则比较小。此外，我们发现Solomon Sea内东海盆和西海盆之间海表高度的年际变化有较大差别，东海盆的年际变化振幅要大于西海盆。具体来说，厄尔尼诺年期间东海盆出现较大的负SSHA，而西海盆出现较小的负SSHA，从而产生了西向的地转流并增强了Solomon Sea内西边界流的输送。相反的年际变化出现在拉尼娜期间，产生的东南向的地转流减弱了其西向的输送。南太平洋的大尺度风场和Solomon Sea内局地风场均会对输送的年际变化产生影响。

                                       目  录
                        
第1章 绪论....................................................................................1
   1.1 研究意义.............................................................................1
   1.2 研究现状.............................................................................1
        1.2.1 热带西太平洋的环流结构....................................... 1
        1.2.2 新几内亚沿岸海流的结构及季节-年际变化.........5
        1.2.3 新几内亚沿岸海流的水团来源...............................12
   1.3 热带西太平洋观测回顾....................................................14
   1.4 主要研究内容....................................................................16
        1.4.1 科学问题..................................................................16
        1.4.2 主要研究内容..........................................................17
第2章 主要使用的数据和研究方法...........................................18
   2.1 观测资料............................................................................18
   2.2 模式数据、高度计数据和风场数据................................22
   2.3 研究方法............................................................................24
第3章 NGCC/NGCUC的基本结构和季节变化......................28
   3.1 沿岸流的垂直结构...........................................................28
   3.2 沿岸流的季节变化及机制...............................................31
   3.3 小结...................................................................................35
第4章 ENSO期间NGCC/NGCUC的年际变化.......................37
   4.1 观测期间沿岸流速的年际变化.......................................37
   4.2 El Nino/La Nina中不同阶段的年际变化差异.............41
   4.3 小结...................................................................................45
第5章 NGCC/NGCUC年际变化的空间分布差异..................47
   5.1 区域内上层海流年际变化的空间分布...........................47
   5.2 沿岸海流年际变化与上游的联系...................................52
   5.3 沿岸的ENSO信号逐渐减弱及其机制............................53
   5.4 小结...................................................................................57
第6章 区域环流的年际变化及机制分析..................................59
   6.1 不同水团层次上沿岸流的年际变化...............................59
   6.2 ENSO期间区域内环流的年际变化................................61
   6.3 年际变化机制分析...........................................................63
      6.3.1 进入Solomon Sea内的年际信号的来源...............63
      6.3.2 SPCZ以及海表面高度对其年际变化的影响..........67
   6.4 小结...................................................................................70
第7章 结论和展望......................................................................72
   7.1  本文主要结论..................................................................72
   7.2  本文特色与创新    ..............................................................72
   7.3  下一步工作计划    ..............................................................72
参考文献......................................................................................75
致  谢............................................................................................81
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果....83