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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(nèi)波數(shù)值模式，揭示了我國東海西南部峽谷地形和黑潮共同調(diào)制下內(nèi)潮和內(nèi)孤立波的非線性演變和耗散過程，研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Ocean Modelling上。

作為一種重要的中小尺度運動過程，海洋內(nèi)波在物質(zhì)輸運和能量傳輸過程中發(fā)揮重要作用。我國南海和東海是大振幅內(nèi)孤立波發(fā)生的熱點區(qū)域，因其對海上工程作業(yè)和航行安全的潛在威脅而備受關(guān)注，相對于南海內(nèi)波的普遍研究，東海內(nèi)波的生成源地和衍化機制尚缺乏系統(tǒng)認識。海洋數(shù)值模式作為一種定量解譯海洋現(xiàn)象及其變化的重要工具，其發(fā)展和迭代已經(jīng)成為目前海洋科學(xué)研究的熱點方向之一。目前較為常見的公里級分辨率數(shù)值模式可以模擬低模態(tài)內(nèi)潮的發(fā)生演變過程，但不足以刻畫更小尺度地形如峽谷區(qū)內(nèi)孤立波的非線性演變及其與環(huán)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(nèi)潮和內(nèi)孤立波的熱點發(fā)生區(qū)域，研究團隊構(gòu)建了一套百米級超高分辨率非靜壓內(nèi)波-環(huán)流三維耦合數(shù)值模式，系統(tǒng)闡釋了峽谷區(qū)內(nèi)潮和內(nèi)孤立波的生成演化過程與耗散機制。研究發(fā)現(xiàn)峽谷區(qū)潮地相互作用以及遠場內(nèi)潮非線性裂變共同塑造了內(nèi)孤立波與南海北部迥異的多方向、小尺度傳播形態(tài)，黑潮對于內(nèi)潮和內(nèi)孤立波傳播演化發(fā)揮重要的動力調(diào)制作用；量化評估了峽谷區(qū)內(nèi)波能量耗散特征和混合屬性，發(fā)現(xiàn)斜壓能量在海底峽谷區(qū)呈現(xiàn)駐波結(jié)構(gòu)和強耗散現(xiàn)象，在深海區(qū)壓強做功主導(dǎo)，而在淺海區(qū)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(nèi)孤立波的非線性內(nèi)潮衍化產(chǎn)生機制，強調(diào)了小尺度峽谷區(qū)非線性內(nèi)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(nèi)波數(shù)值模型的搭建方案和應(yīng)用場景，為后續(xù)內(nèi)波模擬預(yù)測模型的性能提升提供重要基礎(chǔ)。

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(xué)基金、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項等資助。

相關(guān)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, 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.

圖1. 棉花-北棉花峽谷區(qū)內(nèi)孤立波垂向速度分布

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