热带海洋环境国家重点实验室(LTO)在海洋内部普适内波谱的生成机制方面取得重要进展——海洋内波灵魂之问:Can tidal forcing alone generate a GM-like internal wave spectrum?

近日,中国科学院南海所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)蔡树群研究团队在海洋内部普适的Garrett-Munk (GM) 内波谱的生成机制方面取得重要进展。研究发现,单独的潮汐强迫便能够产生海洋内部普适的GM内波谱。该成果近陈植武在线发表在Geophysical Research Letters上。

过去100年,海洋内波最重要的研究成果是开阔大洋内部普适的GM内波谱的发现。GM内波谱也可以称为海洋内波的灵魂。以往的研究认为,只有当风和潮汐强迫同时存在时,才能产生GM内波谱;单独的风,或单独的潮汐强迫均不能产生GM内波谱。而本研究发现,风并不是必须的;在某些条件下,单独的潮汐强迫便能够产生GM内波谱(图1)。这也便能够解释,为什么在几千米深的大洋内部,当风的效应几乎消失,仍然能够存在GM内波谱;而以往的结果是无法解释这一点的。

单独的潮汐强迫之所以能够产生完整的GM内波谱,其中最关键的是内潮波破碎后,在地球这个旋转系统中自发调整出惯性频率f(即生成近惯性内波),继而跟具有潮频率的内潮波进行波-波相互作用,从而演化形成完整的内波谱。本研究还发现,内潮波破碎作为一种近惯性内波的产生机制,其提供的近惯性能量与夏季风提供的近惯性能量相当。

 

1  由模拟(a)和GM76模型(b)得到的内波频率-波数谱;(c)由不同算例得到的频谱;(d-g)对应于不同频率的滤波后流场。

 

上述研究由包括国家自然科学基金重点项目、中国科学院中年拔尖科学家人才项目及青促会会员专项多个项目共同资助完成。

 

Chen Z, Chen S, Liu Z, Xu J, Xie J, He Y, Cai S*. Can tidal forcing alone generate a GM-like internal wave spectrum? Geophysical Research Letters, doi:10.1029/2019GL086338, 2019. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019GL086338