周慧,研究员,主要从事西太平洋海洋环流观测与动力学及其气候效应方面的研究,首次发现了赤道海洋大尺度环流能量耗散驱动湍流混合的新路径。曾三次作为国家自然科学基金委西太平洋开放共享航次首席科学家成功完成科考任务。先后主持多项国家自然科学基金项目,目前已发表论文近50篇,其中第一(通讯)作者论文近30篇。近五年在热带西太平洋海洋环流多尺度变异动力学及其气候效应研究方面取得了一系列创新性成果,在JPO、JC、GRL、JGR等本学科JCR一区杂志发表第一(通讯)作者文章17篇。作为骨干成员获得2017年度中国科学院杰出科技成就奖“热带太平洋西边界流研究集体”称号。2017年受中央电视台大型励志节目“开讲啦”邀请,作为特邀嘉宾讲述了我国海洋科考发展历程。热心科普工作,多次以演讲、讲座、科普文章等形式在科普中国、大众日报、网易新闻、光明日报、青岛新闻网、江苏卫视、湖南卫视等中央及地方媒体专访和报道。2019年获得青岛市道德模范称号及感动青岛道德模范提名奖。目前任POGO西太区域办公室主任、NPOCE国际计划办公室执行主任。
一、研究领域
西太平洋海洋环流多尺度变异动力学及其气候效应;
西太平洋湍流混合特征及动力机制;
海洋环流动力学及其生态效应;
二、招生专业及方向
物理海洋-海洋环流与气候环境效应;
资源与环境;
三、研究室及联系方式
海洋环流与波动重点实验室,zhouhui@qdio.ac.cn; Tel: 0532-82896523
四、承担的主要科研项目
(1)主持国家自然科学基金面上项目“西太北赤道逆流源区温跃层对称不稳定时空分布特征及其机制”,批准号:42276012,项目执行时间:2023.1-2026.12。
(2)主持国家自然科学基金面上项目“太平洋北赤道逆流多尺度变异及其动力机制”一项,批准号:41876009,项目执行时间:2019.1-2022.12。
(3)青岛海洋科学与技术国家实验室深海专项项目“西太平洋深处海洋动力过程和气候效应”任务5负责人承担“菲律宾海深层大尺度环流年代际变异及其气候效应”研究工作,项目执行时间:2016.12-2019.12。
(4)中科院先导专项B,项目四子课题“印太交汇区多圈层相互作用国际合作”,项目执行时间:2020.01-2024.12。
(5)国家自然科学基金面上项目“菲律宾以东中尺度涡旋变异及其对北赤道流分叉变异的影响”一项,项目执行时间:2014.1-2017.12。
(6)主持完成国家自然科学基金青年基金项目一项。
(7)鳌山科技创新计划项目“两洋一海”关键海区—印尼贯穿流源区海洋环流的结构特征和动力机制任务二“压力逆式回声仪观测试验”负责人,项目执行时间:2016.8-2017.12
(8)中国科学院战略性先导科技专项项目“主流系与西太平洋暖池变异机制及其气候效应”子任务“太平洋-印度洋物质能量交换过程及其影响”负责人,项目执行时间:2013.9-2018.5;
(9)作为骨干成员完成国家重大科学研究计划项目”全球变暖下的海洋响应及其对东亚气候和近海储碳的影响”,项目编号:CB956001,项目执行时间:2012.1-2016.8;
五、研究成果及奖励
(1)发现了赤道海洋温跃层一种大尺度环流新的能量耗散驱动湍流混合新路径(Zhou* et al. 2022 Commun. Earth Environ)
海洋中的对称不稳定(SI)是可以有效实现能量从大尺度海流向更小尺度运动传递的一个重要途径,通常认为该过程发生在海表或地形边界附近。我们利用直接湍流观测和高分辨率数值模拟,发现了赤道海洋温跃层内由SI机制诱发的大尺度环流能量耗散并驱动强湍流混合现象。鉴于赤道海洋占据海洋很大面积且在气候变化中起着举足轻重的作用,该发现对于理解气候变化及其预测具有重要意义。该成果也得到了国内外多家科技新闻媒体,如中国科学报、美国物理研究门户网站PHYS.org等的报道。
(2)首次揭示了热带北太平洋经向地转输运(MGT)年代际变异对太平洋年代际震荡(PDO)的可预报性先兆因子效应(Zhou et al. 2018, JC; Zhou et al., 2019, OD)
揭示了太平洋热带-副热带环流交汇区经向地转输运年代际变异及其对太平洋年代际震荡(PDO)的可预报性,从观测角度提出了热带海洋环流对PDO的先兆因子效应。而大多数气候模式均未能模拟出观测的这一效应,指出了气候模式在该区域的模拟缺陷。并进一步指出,该区域再分析风场与观测风场存在显著差异,再分析风场的这一误差导致该区域海洋环流产生较大误差。
(3)完善了两类厄尔尼诺对太平洋北赤道逆流(NECC)的影响特征及其作用机理认识 (Zhou* et al. 2021, JPO; Tan & Zhou*, 2018, GRL; Liu, Zhou* et al. 2021, JMS)
在年际时间尺度上,提出东部型(EP)和中部型(CP)两种厄尔尼诺发展期间,热带太平洋风应力及其旋度异常存在显著差异但两者的量级是相当的,因此他们均对太平洋北赤道逆流(NECC)年际变异产生显著影响。并首次从观测角度揭示了CP占主的2015/16超强厄尔尼诺事件对西太平洋海洋环流变异影响与EP型的1997/98事件相当,厄尔尼诺发展阶段该区域环流更容易产生斜压不稳定为涡动能(EKE)提供能量来源。这一结果打破了低纬度海洋EKE的能量来源主要是正压不稳定的传统认知,完善了我们对厄尔尼诺现象的多样性及其对太平洋海洋环流的影响的认识。更正了前人所认为的CP对NECC无显著影响的片面认识。这项成果得到了JPO和GRL审稿人的高度赞同,其中GRL一个审稿人一审直接给出了无修改直接发表的评价。
(4)完善了对热带太平洋温跃层季节变异与海洋环流季节变异的认知, 构建了一种基于赤道西太平洋水文观测的三维地转经验模态方法(Liu & Zhou*, 2020, JGR; Liu, Zhou* et al. 2021, JMS)
在季节时间尺度上,发现太平洋北赤道流(NEC)在西太平洋的季节变异与中、东太平洋截然相反,其动力机制在于西太平洋NEC受亚洲季风和信风的共同作用,局地艾克曼抽吸占主导作用而导致该区域温跃层季节性垂向摆动的极值位置显著不同于其它海盆。该项成果更正了前人所认为的太平洋NEC在整个海盆尺度的季节变异与该区域温跃层季节性的垂向摆动一致的片面认识。同时,由于该区域是ENSO的发源地,且ENSO具有季节性锁相的特征,对NEC在西太季节变异的新认识对理解ENSO的发生发展也有重要意义。发展了一种三维地转经验模态场(MGEM),并用于赤道西太平洋的压力逆式回声仪(PIES)观测数据,成功反演了次表层温盐剖面结构,克服了传统方法在该海域对次表层水文垂向结构的反演弊端,为低纬海洋全水深连续观测提供了另一种经济有效途径。
六、代表性论文及著作
(1)Zhou*, H., Dewar*, W., Yang, W., Liu H., Chen* X., Li R., Liu C., G. Gopalakrishnan. Observations and modeling of symmetric instability in the ocean interior in the Northwestern Equatorial Pacific. Commun Earth Environ 3, 28 (2022). https://doi.org/10.1038/s43247-022-00362-4. IF 8.1
(2)Zhou. H.*, H. Liu, S. Tan, W. Yang, Y. Li, X. Liu, Q. Ren, and W. Dewar (2021), The observed North Equatorial Counter Current in the far western Pacific Ocean during the 2014-2016 El Niño, Journal of Physical Oceanography, DOI: https://doi.org/10.1175/JPO-D-20-0293.1
(3)Zhou. H.*, X. Liu, R. Li,Y. Wang,G. Yang (2021), Intraseasonal variability of the North Equatorial Current bifurcation off the Philippines, JGR-Oceans, DOI: https://doi.org/10.1029/2021JC017646 IF 3.938
(4)Liu, X., Zhou, H.*, & Liu, H, & Yang, W., Characteristics and dynamics of the interannual eddy kinetic energy variation in the Western Equatorial Pacific Ocean, Progress in Oceanography, Volume 229, 2024, 103358, ISSN 0079-6611, https://doi.org/10.1016/j.pocean.2024.103358.
(5)Liu, X., Zhou, H.*, & Liu, H. (2024). Interannual variations of the North Equatorial Current across the Pacific Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020174. https://doi.org/10.1029/2023JC020174
(6)Zhou. H.*, Liu. X., and Xu. P., (2019). Sensitivity of Sverdrup transport to surface wind products over the tropical North Pacific Ocean. Ocean Dynamics, https://doi.org/10.1007/s10236-019-01260-8.
(7)Zhou, H., D. Yuan, L. Yang, X. Li, and W. Dewar, 2018. Decadal Variability of the Meridional Geostrophic Transport in the Upper Tropical North Pacific Ocean. Journal of Climate, 31(15): 5891-5910.
(8)Tan, S., and H. Zhou*, 2018. The observed impacts of the two types of El Niño on the North Equatorial Countercurrent in the Pacific Ocean. Geophysical Research Letters, 45(19): 10493-10500.
(9)H. Liu, H. Zhou*, W. Yang, X. Liu, Y. Li, Y. Yang, X. Chen, X. Li (2021), A three-dimensional gravest empirical mode determined from hydrographic observations in the western equatorial Pacific Ocean, Journal of Marine Systems, Volume 214, 2021, 103487, https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2020.103487.
(10)Liu X. & Zhou H.* (2020). Seasonal variations of the North Equatorial Current across the Pacific Ocean. JGR-Oceans, 125(6),DOI:10.1029/2019JC015895.
(11)Yang W, Zhou H*, Wang Y, Liu J, Liu H, Liu C, Dewar W. Direct Measurements of Turbulence in the Upper Western Pacific North Equatorial Current over a 25-h Period. Sensors. 2022; 22(3):1167. https://doi.org/10.3390/s22031167
(12)Huang R.X, Zhou H.* (2022), Circulation in the South China Sea is in a state of forced oscillation: Results from a simple reduced gravity model with a closed boundary. Acta Oceanol. Sin., 41(7):1-13. https://doi.org/10.1007/s13131-022-2013-5
(13)Zhou Hui*, Yuan Dongliang, Guo Peifang, Shi maochong, Zhang Qilong, Meso-scale circulation at the intermediate-depth east of Mindanao observed by Argo profiling floats. China Earth Sci, 53(3), 432-440, 2010.
(14)S. Jiang, Jing Zhang, Hui Zhou, Yun Xue and Wei Zheng, (2021), Concentration of dissolved lead in the upper Northwestern Pacific Ocean, Chemical Geology, Volume 577, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2021.120275.
(15)Wang, C., Li, Y., Li, Y., Zhou, H., Stubbins, A., Dahlgren, R. A., etal. (2021). Dissolved organic matter dynamics in the epipelagic Northwest Pacific low-latitude western boundary current system: Insights from optical analyses. Journal of Geophysical Research: Oceans, 126, e2021JC017458. https://doi.org/10.1029/2021JC017458
(16)Islam M., J. Sun, G. Zhang, Z. Chen, H. Zhou (2021), Environmental influences on sinking rates and distributions of transparent exopolymer particles after a typhoon surge at the Western Pacific, Scientific Reports.