中科院海洋所基于超高分辨率数值模拟揭示海底峡谷内波动力机制

近日，中科院海洋所尹宝树研究团队基于超高分辨率非静力内波数值模式，揭示了我国东海西南部峡谷地形和黑潮共同调制下内潮和内孤立波的非线性演变和耗散过程，研究成果发表于国际学术期刊Ocean Modelling上。

作为一种重要的中小尺度运动过程，海洋内波在物质输运和能量传输过程中发挥重要作用。我国南海和东海是大振幅内孤立波发生的热点区域，因其对海上工程作业和航行安全的潜在威胁而备受关注，相对于南海内波的普遍研究，东海内波的生成源地和衍化机制尚缺乏系统认识。海洋数值模式作为一种定量解译海洋现象及其变化的重要工具，其发展和迭代已经成为目前海洋科学研究的热点方向之一。目前较为常见的公里级分辨率数值模式可以模拟低模态内潮的发生演变过程，但不足以刻画更小尺度地形如峡谷区内孤立波的非线性演变及其与环流的跨尺度作用过程。

围绕我国东海西南部（台湾岛东北部）内潮和内孤立波的热点发生区域，研究团队构建了一套百米级超高分辨率非静压内波-环流三维耦合数值模式，系统阐释了峡谷区内潮和内孤立波的生成演化过程与耗散机制。研究发现峡谷区潮地相互作用以及远场内潮非线性裂变共同塑造了内孤立波与南海北部迥异的多方向、小尺度传播形态，黑潮对于内潮和内孤立波传播演化发挥重要的动力调制作用；量化评估了峡谷区内波能量耗散特征和混合属性，发现斜压能量在海底峡谷区呈现驻波结构和强耗散现象，在深海区压强做功主导，而在浅海区平流作用和压强做功相当。该工作确证了我国台湾岛东北部内孤立波的非线性内潮衍化产生机制，强调了小尺度峡谷区非线性内孤立波对于能量耗散混合的重要性，同时拓展了超高分辨率内波数值模型的搭建方案和应用场景，为后续内波模拟预测模型的性能提升提供重要基础。

该工作由中科院海洋研究所博士研究生闵文佳，中国极地研究中心李群副研究员和中科院海洋研究所徐振华研究员、尹宝树研究员等人共同完成，研究得到了国家自然科学基金、中国科学院先导专项等资助。

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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,https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2022.102141

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.

图1. 棉花-北棉花峡谷区内孤立波垂向速度分布