南海南部波-波相互作用研究取得進展
文章來源：海洋環流觀測與數值模擬研究室 | 發布時間：2022-05-13 | 【打印】 【關閉】
波-波非線性相互作用是全球海洋中的一種普遍現象，它可以在不同時空尺度的波動之間傳遞能量。因此，它在能量級聯和調節全球海洋環流中起著重要作用。在南海北部由于呂宋海峽的存在，形成了世界上最強的內波，該海域的波-波非線性相互作用已經被廣泛研究。然而，在遠離呂宋海峽的南海南部，相關的研究則很少。基于錨系潛標現場觀測資料，海洋環流研究室聯合華南理工大學南海環流研究團隊在南海南部發現了強波-波非線性相互作用過程，其中全日內潮（D1 ITs）、近慣性內波（NIW）和D1-f內波之間存在活躍的非線性相互作用。
研究結果表明，盡管近慣性內波的藍移可以為D1-f內波提供部分能量，但D1-f內波的大部分能量是由波-波非線性相互作用產生的。另外，研究還發現反氣旋渦旋可以通過輸入負渦度來減弱波-波非線性相互作用。在2020年夏季風的驅動下，中南半島外海形成了一個強的中尺度渦旋偶極子，當該偶極子入侵南海南部時，偶極子南測的反氣旋渦旋通過輸入負渦度降低了局部有效科里奧利頻率，從而抑制了該海域的波-波非線性相互作用（圖1）。相關研究成果近期在國際知名地學期刊《Geophysical Research Letters》在線發表。
圖1. 觀測期間南海南部海表高度異常和地轉流場分布（a-f），235米深度徑向流速小波能量譜（g），235-350米深度垂向平均渦度（藍線）和D1-f內波HKE（紅線）時間變化（h）。
另外，利用南沙海域2018/2019年的錨系潛標數據，研究團隊還研究了該海域內潮和近慣性波的垂直分布和時間變化。研究結果表明，內潮主要以O1、K1和M2分潮為主，其中全日內潮最強，其次為半日內潮。與前人的研究發現不同，南沙海域的全日內潮主要由mode-3模態主導，而不是以前認為mode-1模態（圖2）。半日內潮的水平動能則以mode-1模態為主，受背景環流場影響。在冬季風期間，由于強風強迫，近慣性能量振幅較大。此外，由于近慣性內波的遙強迫，近慣性能量在當年的3月中旬至4月初達到峰值?？傮w而言，該海域的近慣性能量主要集中在500-600米深度以上。 相關研究成果已發表于國際知名海洋學期刊《Frontiers in Marine Science》。
圖2. 觀測點全日內潮速度經向分量（a）、緯向分量（b）及全日內潮能量（c）。(d)為前三個垂向模態能量時間序列，（e）為TPXO正壓潮能量及其時間序列。（f）為前三個垂向模態能量占比。
論文信息：
Hongzhou Xu, Zhipeng Zhang*, Philip Adam Vetter, Qiang Xie, Tong Long, Bo Hong* (2022). Impact of anticyclonic eddy on nonlinear wave-wave interaction in the southern South China Sea during late summer 2020, Geophysical Research Letters, 49, e2021GL096892. https://doi.org/10.1029/2021GL096892.
Zhipeng Zhang, Hongzhou Xu*, Phillip A. Vetter, Qiang Xie, Xiaohui Xie, Wei Song, Chuan Tian (2021). High-frequency motions in the southeastern South China Sea during winter-spring 2018/2019, Frontiers in Marine Science, 8, 681993, https://doi.org/10.3389/fmars.2021.681993.
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