Rossby waves and mesoscale eddies in the South Atlantic

Abstract

В работе анализируются вихри течения Агульяс в Южной Атлантике. Основой исследования являются данные продукта «Mesoscale Eddies in Altimeter Observations of SSH» и данные дрейфующих буев-профилемеров Арго. Была произведена оценка Агульясова переноса отдельными долгоживущими вихрями на основе комплексного анализа альтиметрических карт и буев Арго и оценка транспорта тепла и соли вихрями Агульясова переноса. Мы показываем, что только антициклоны являются долгоживущими вихрями течения Агульяс. В дальнейшем мы анализируем 15 треков антициклонов с продолжительностью жизни > 2.5 года. Мы выявляем, что эти вихри, пересекающие Южную Атлантику, имеют почти прямолинейное распространение на северо-запад. Их характеристики (амплитуда, радиус, орбитальная скорость и скорость перемещения) изменяются в течение их жизни, однако мы не обнаруживаем, как явной зависимости перемещения от топографии, так и ослабления вихрей с течением времени. Зональное смещение и, соответственно, зональная составляющая скорости перемещения, доминируют, однако на отдельных участках трека смещение вихря к экватору сравнимо с зональным переносом. Мы высказываем гипотезу, что основной проблемой неприменимости большинства моделей для верификации меридионального смещения является игнорирование начальных значений при генерации вихрей. Мы предлагаем альтернативную версию эволюции начальной стадии зарождения вихрей Агульяса, которая согласуется с узконаправленным угловым излучением длинных волн Россби незональными течениями. Опираясь на эту теорию, мы проводим верификацию треков. Предложенная трактовка позволяет объяснить многие наблюдаемые эффекты, но не отвергает возможные иные сценарии для других районов Мирового океана. Также проводится феноменологический анализ страт Южной Атлантики.

This study analyzes tracks of Agulhas eddies in the South Atlantic. The research is based on the product «Mesoscale Eddies in Altimeter Observations of SSH» and Argo data. This work studies the Agulhas leakage via a comprehensive analysis of altimetry maps and Argo float data. Argo floats captured by the flow allow the vertical structure of Agulhas leakage eddies to be studied. We show that only anticyclones are long-lived eddies in the region. We analyze 15 tracks of the anticyclones, that have more than 2.5-year lifetime period. We find that these eddies, crossing the South Atlantic, have an almost rectilinear motion to the northwest. Their parameters (amplitude, radius, orbital velocity, and speed of drift) change during their life, however, we do not find either an explicit dependence of the displacement on topography or attenuation of eddies over time. The zonal displacement and, accordingly, the zonal component of the displacement velocity dominate, however, in some parts of the track, the vortex displacement to the equator is comparable to their zonal displacement. We hypothesize that the main problem of the inapplicability of most analytical models for interpretation of the meridional displacement is ignoring the initial values when generating eddies. We propose an alternative theory where the evolution of the initial stage of the generation of Agulhas eddies, which is consistent with the directional angular emission of long Rossby waves by non-zonal currents. Based on this theory, we analyze the tracks of the long-lived eddies. The proposed interpretation allows us to explain many of the observed effects but does not reject other possible scenarios for other regions of the World Ocean. A phenomenological analysis of the South Atlantic strations is also carried out.