近期，我室海洋动力与生态耦合智能预警团队在Journal of Geophysical Research: Oceans上发表了题为"Rapid Decline of the Subei Shoal Cold Patch Driven by Changes in Local Circulation and Upwelling Dynamics"的研究成果。第一作者为我室与上海交通大学联合培养的博士研究生韩汇宇，通讯作者和导师为周锋研究员，合作者包括孟启承副研究员、马晓副研究员，以及周钰、黄鸿羽和田昊然等研究生。

苏北浅滩位于黄海西南部陆架区，是由辐射沙洲脊群构成的典型浅水区域。每年春夏季节，苏北浅滩东部海域都会出现显著的表层冷水异常区——苏北浅滩冷斑。上述冷斑离岸约100 km。与黄海其他冷斑不同，苏北浅滩冷斑具有独特的"不对称生命周期"，即从春季到夏季逐渐缓慢增强，却在8月末至9月初异常快速衰退并消失——两周内的冷斑强度（以TPI指数衡量）和面积缩减至峰值的三分之一；而其他黄海海域的冷斑通常伴随季节变化缓慢衰退，可持续到10月份。

为厘清苏北浅滩冷斑快速衰退的动力学机制，本研究基于ROMS模型框架，在团队已有~4 km渤黄东海模型（Zhou et al., 2015，2017；Meng et al., 2022）基础上，构建了兼顾大尺度强迫与亚中尺度精细过程的双向在线嵌套模型， 即渤黄东海的模型嵌套至苏北浅滩海域，空间分辨率提升至 1.29—1.50 km，结合卫星遥感、航次实测和动力诊断分析，完整重现了苏北浅滩冷斑的生命周期。研究还发现，苏北浅滩冷斑的形成依赖于潮汐驱动形成的陆架锋面结构，锋面通过触发锋区次级环流的上升流，将黄海冷水团的底层冷水沿斜坡地形抬升至表层。冷斑的强度依赖于温度和盐度锋面共同构成的"双锋系统"（图1）——北部上升流带受温度锋和斜压过程主导，南部上升流带则受长江冲淡水的浮力强迫和正压过程控制。敏感性数值实验进一步揭示了长江冲淡水对冷斑亦具有双重作用（图2）：一方面，来自长江的低盐表层水增强了层化，阻碍冷水上涌；另一方面，长江冲淡水沿岸向北进入苏北浅滩，强化了密度驱动的陆架锋和上升流。反之，若无长江冲淡水，局部上升流将减弱~43%，冷斑衰退时间将从约14天延长至50天。动量诊断和涡度方程分析均表明，冷斑快速衰退期间，正压和斜压强迫显著减弱，风场突变（偏南风转为偏北风）和长江冲淡水扩张方向的季节性调整（由东北向转为南向），迅速破坏了原来维持上升流循环的表层辐散和底层辐合条件。这一过程伴随耗散项（表征垂向剪切作用与混合）的缓慢降低，锋面强度随之缓慢衰退。因此，苏北浅滩冷斑的快速衰退并非被动的季节性减弱，而是风向突变与长江冲淡水季节性扩张变化共同驱动的、局地环流快速重组的非线性响应。

该研究深化了对苏北浅滩冷斑完整生命周期——特别是其快速衰退阶段——的动力学理解，阐明了潮汐、风场和河流冲淡水在沿海冷斑演变中的动态耦合机制，为陆架浅海锋面—上升流系统的物理认知提供了新视角。目前，上述模型也在中国其他海域开展了相关应用（Tian et al., 2022；Cao et al., 2023；Meng et al., 2024）。

图1. 苏北浅滩附近的上升流和锋面结构示意图

图2. 各类敏感性实验中的温度和上升流表现

论文引用

1. Han, H., Zhou, F., Meng, Q., Ma, X., Zhou, Y., Huang, H., & Tian, H., 2026. Rapid decline of the Subei Shoal cold patch driven by changes in local circulation and upwelling dynamics. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC023730. https://doi.org/10.1029/2025JC023730

2. Han H., Zhou F., Meng Q., Ma X., Bao M., 2026. Exploring the potential of cold patches as an indicator for algal bloom occurrence and migration. Marine Pollution Bulletin 222, 118588.

团队相关模型

1. Zhou, F., Huang, D., Xue, H., Xuan, J., Yan, T., Ni, X., Zeng, D., & Li J, (2017). Circulations associated with cold pools in the Bohai Sea on the Chinese continental shelf. Continental Shelf Research, 137, 23-58, https://doi.org/10.1016/j.csr.2017.02.005

2. Zhou F., Xue H.J., Huang D.J., Xuan J.L., Ni X.B., Xiu P., Hao Q., 2015. Cross-shelf exchange in the shelf of the East China Sea. Journal of Geophysical Research: Oceans 120(3), 1545-1572.

3. Meng Q., Zhang W., Zhou F., Liao Y., Yu P., Tang Y., Ma X., Tian D., Ding R., Ni X., Zeng D., Schrum C., 2022. Water oxygen consumption rather than sediment oxygen consumption drives the variation of hypoxia on the East China Sea shelf. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 127(2), e2021JG006705. 

4. Tian D., Zhou F., Zhang W.Y., Zhang H., Ma X., Guo X., 2022. Effects of dissolved oxygen and nutrients from the Kuroshio current on hypoxia off the Changjiang Estuary. Journal of Oceanology and Limnology 40(2), 515-529.

5. Cao T., Tian D., Zhou F., Bao M., 2023. Numerical investigation of the transport and accumulation of conservative pollutants off Changjiang Estuary. Journal of Marine Systems 241, 103895.

6. Meng Q., Pan Y., Xuan J., Zhou F., Fan W., Di Y., Jiang Z., Xiao C., Zhang W., Daewel U., Chen J., Huang D., Chen Y., 2024. Leveraging Artificial Oxygenation Efficacy for Coastal Hypoxia by Taking Advantage of Local Hydrodynamics. Environmental Science & Technology 58(49), 21629-21640.

对比其他海域冷斑文献

1. Zhang, J., Huang, H., Chen, X., Gao, Z., Yuan, C., & Zhang, Z. (2025). Dynamics of surface cold patch off the Korean Peninsula Cape: Driven by upwelling. Journal of Geophysical Research: Oceans, 130, e2024JC021965. https://doi.org/10.1029/2024JC021965