LTO研究团队揭示风生与潮致近惯性内波的相互增强机制

  近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)蔡树群研究团队在风生与潮致近惯性内波的相互作用方面取得新进展。相关研究成果于2022年11月21日发表在《Journal of Physical Oceanography》上,陈植武博士为论文第一作者。
  
  图1. 近惯性能量log(NIE)的分布:(a)单独风驱动;(b)单独潮驱动;(c)风与潮联合驱动。(d)由观测与模拟得到的近惯性能量(NIE)的垂向分布。
  近惯性内波是一种主要的海洋内波,占据了内波谱中超过一半的能量,是海洋高频变化中一种重要的动力过程。近惯性内波主要是由风产生的(风生近惯性内波),而强潮流与陡峭地形相互作用也可以产生近惯性内波(潮致近惯性内波)。当地形为高耸海脊时,风生与潮致近惯性内波在空间上高度重叠。那么,这两种不同起源的近惯性内波之间能否发生相互作用呢?
  利用锚系潜标观测,卫星跟踪漂流浮标观测和数值模拟,本研究发现潮致近惯性内波的存在导致近惯性风能输入增加7%;而风生近惯性内波的存在导致内潮传递给近惯性内波的能量增加51%。因此,风生与潮致近惯性内波能够相互增强,从而产生1+1>2的效果。在上混合层内,吕宋海峡附近存在着近惯性能量的高值区。研究表明,该高值区主要是由风产生的,而风生与潮致近惯性内波的相互作用显著增强了该高值区(比不考虑潮致近惯性内波时增加47%的能量)。因此,潮致近惯性内波对吕宋海峡近惯性能量的收支具有重要意义。
  
图2. 由卫星跟踪漂流浮标观测得到的上混合层内近惯性能量的分布
  
  该研究首次阐明了风生与潮致近惯性内波之间的相互增强效应与机制。对于不同的风场强度、潮流振幅、相位等,这两种不同起源的近惯性内波总能相互增强,从而产生一种类似共振的效应。这丰富了内波之间相互作用与能量串级的研究,对吕宋海峡的近惯性能量收支具有重要影响。
  该研究由国家自然科学基金重点项目、西太重大研究计划重点项目、中科院前沿科学重点研究计划项目、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才项目、中国科学院南海生态环境工程创新研究院自主部署项目、广州市科技计划、LTO自主项目等共同资助完成。 
  相关论文信息:
  Chen Z, Liu G, Liu Z, Chen S, Lu H, Xu J*, Gong Y, Xie J, He Y, Chen J, He Y, Cai S*, Mutual enhancement of wind- and tide-induced near-inertial internal waves in Luzon Strait, Journal of Physical Oceanography, 52, 3259-3272, 2022.
  文章链接:
https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/52/12/JPO-D-22-0055.1.xml
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