中科院海洋所揭示海底峽谷內波動力機制

近日，中科院海洋所尹寶樹研究團隊基于超高分辨率非靜力內波數值模式，揭示了我國東海西南部峽谷地形和黑潮共同調制下內潮和內孤立波的非線性演變和耗散過程，研究成果發表于國際學術期刊Ocean Modelling上。

作為一種重要的中小尺度運動過程，海洋內波在物質輸運和能量傳輸過程中發揮重要作用。我國南海和東海是大振幅內孤立波發生的熱點區域，因其對海上工程作業和航行安全的潛在威脅而備受關注，相對于南海內波的普遍研究，東海內波的生成源地和衍化機制尚缺乏系統認識。海洋數值模式作為一種定量解譯海洋現象及其變化的重要工具，其發展和迭代已經成為目前海洋科學研究的熱點方向之一。目前較為常見的公里級分辨率數值模式可以模擬低模態內潮的發生演變過程，但不足以刻畫更小尺度地形如峽谷區內孤立波的非線性演變及其與環流的跨尺度作用過程。

圍繞我國東海西南部（臺灣島東北部）內潮和內孤立波的熱點發生區域，研究團隊構建了一套百米級超高分辨率非靜壓內波-環流三維耦合數值模式，系統闡釋了峽谷區內潮和內孤立波的生成演化過程與耗散機制。研究發現峽谷區潮地相互作用以及遠場內潮非線性裂變共同塑造了內孤立波與南海北部迥異的多方向、小尺度傳播形態，黑潮對于內潮和內孤立波傳播演化發揮重要的動力調制作用；量化評估了峽谷區內波能量耗散特征和混合屬性，發現斜壓能量在海底峽谷區呈現駐波結構和強耗散現象，在深海區壓強做功主導，而在淺海區平流作用和壓強做功相當。該工作確證了我國臺灣島東北部內孤立波的非線性內潮衍化產生機制，強調了小尺度峽谷區非線性內孤立波對于能量耗散混合的重要性，同時拓展了超高分辨率內波數值模型的搭建方案和應用場景，為后續內波模擬預測模型的性能提升提供重要基礎。

該工作由中科院海洋研究所博士研究生閔文佳，中國極地研究中心李群副研究員和中科院海洋研究所徐振華研究員、尹寶樹研究員等人共同完成，研究得到了國家自然科學基金、中國科學院先導專項等資助。

相關文章信息：

Min, W., Li, Q., Xu Z. et al., High-resolution, non-hydrostatic simulation of internal tides and solitary waves in the southern East China Sea. 2022, Ocean Modelling,

Chang, H., Xu, Z., Yi, B. et al., Generation and propagation of M2 internal tides modulated by the Kuroshio northeast of Taiwan. 2019, Journal of Geophysical Research-Oceans. 124(4): 2728-2749. DOI: 10.1029/2018JC014228.