南海北部内孤立波的季节与年际变化特征及影响机制

Large-amplitude, high-frequency internal solitary waves (ISWs) are active in the northern South China Sea (SCS), and they play important roles in the enhanced turbulence, acoustic propagation, material transport and ecological processes in the northern SCS. Their strong flows and the associated downward displacements are great enough to hamper ocean engineering and submarine navigation. The field measurement reveals that the ISWs exhibited significant temporal variations, but their seasonal and inter-annual variations are still unclear. Based on the field observation over several years and high-resolution nonhydrostatic numerical model, this project will examine the seasonal and inter-annual variations of ISWs. The ways, mechanisms and degrees of the effects of other ocean processes such as mesoscale eddies, Kuroshio current , and so on, on the generation and propagation processes of ISWs will be investigated through numerical simulation studies designed on the basis of observation results. This study will help understand the temporal variations of ISWs in the northern SCS and interpret their generation and evolution mechanisms.

南海北部内孤立波具有振幅大、流速强、周期短等特征，对海洋湍流混合、声传播、物质输运及生态过程具有重要作用，对潜艇航行和海洋工程安全构成严重威胁，因此开展内孤立波研究具有重要的科学和实际意义。观测表明南海北部内孤立波存在显著的时间变化，但其季节与年际变化特征存在争议，影响机制尚未确定。本项目以潜标多年连续观测数据为主导,以多尺度动力过程综合研究为切入点,以理论分析和数值研究为手段,针对南海北部内孤立波的季节和年际变化特征开展系统研究，给出南海北部内孤立波的季节变化统计特征和年际变化基本规律，揭示中尺度涡、黑潮等其他尺度动力过程对内孤立波的影响机制。本项目的成果将有助于进一步理解南海北部内孤立波的变化特征，加深对内孤立波生成演变机制的认识。

南海北部是全球海洋内孤立波最强和最为活跃的海域之一，其对潜艇和海洋工程安全具有重要威胁，对海洋内部声传播过程具有重要的调制作用，对海洋生态环境具有重要影响。实现南海北部内孤立波的有效预测对我国南海海洋环境保障能力的构建具有关键作用，而深入认知南海北部内孤立波的时间变化特征是其重要基础。本项目基于连续4年的潜标观测，对南海北部内孤立波的季节和年际变化特征开展了系统分析，发现受中尺度涡的影响，南海北部内孤立波的季节变化存在区域差异，其中吕宋海峡西侧深水区内孤立波的季节变化微弱，而南海北部陆架区内孤立波的季节变化十分显著；提出受ENSO事件下黑潮变异的调控，南海北部内孤立波存在明显的年际变化趋势，其为激发振幅达240米的极端内孤立波提供了条件；深入探究了黑潮和中尺度涡对南海北部内孤立波生成和传播的影响过程与机制，发现在暖涡南部内孤立波的演变过程发生了逆转，并且其传播速度加快0.5米/秒以上。在本项目支持下，共发表国际SCI文章4篇，其中在J. Phys. Oceanogr.发表文章3篇，在Scientific Reports发表文章1篇。本项目的开展加深了对南海北部内孤立波时空变化特征的理解，提升了对南海北部内孤立波生成演变机制的认知，为进一步实现对南海北部大振幅内孤立波的预测预警、降低大振幅内孤立波对潜艇和海洋工程的威胁奠定了基础。