科學家揭示北極海冰與內波動力作用機制

 冰下非線性內波動力調制和能量傳播破碎過程   課題組供圖

近日，中科院海洋研究所海洋環流與波動重點實驗室研究員尹寶樹研究團隊在北極海冰與內波動力作用機制方面取得新進展，研究結果以封面論文形式發表于國際學術期刊《地球物理學研究雜志：海洋》。

自挪威探險家弗里喬夫·南森120余年前在北極首次發現內波活動并命名為“死水現象”后，北極內波研究因觀測匱乏而進展緩慢。全球變暖引起北極海冰覆蓋快速衰退，遙感手段也不斷探測到北極頻繁內孤立波活動。低緯度內波主要受到地形動力驅動作用，而北極的冰下環境是一種獨特的動力調制引子，但關于北極內波和海冰動力交互和熱量傳輸過程尚缺乏明確的科學認識。

基于高分辨率數值模式，尹寶樹團隊模擬刻畫了冰脊(冰下典型結構)環境下內孤立波的演化耗散過程，確證了冰脊是內孤立波演化耗散的一種重要調制機制，發現冰脊影響下內孤立波首先發生失穩變形，然后裂變并衍生出若干一模態和二模態次級波列，冰脊-內波作用過程驅動著能量的傳遞和耗散。

據了解，該工作進一步量化評估了冰-波相互作用過程中的混合屬性和熱量輸運，發現冰下調整過程可引起O(10-3)W/kg量級的強烈混和，驅動O(10)W/m量級的垂向熱量輸送，進而反饋影響海冰的消融或生成速率。該工作關于北極海冰-內波相互作用動力過程的研究成果為北極上層海洋熱量傳輸提供了一個潛在但之前被忽視的動力來源，也為傳統潮汐-地形作用內波理論體系拓展了新的研究空間。