全球海洋潮能通量与耗散

Almost all the global tidal energy is dissipated in the shallow shelf waters, meanwhile, barotropic tidal current flowing over topographic changes in the ocean have the potential to displace the isotherms vertically and genergate the internal tides. The estimation of the global ocean tidal energy flux and dissipation has some progress with the development of the numerical simulation and the application on the satellite altimeters. However, there is still some difference about the detailed distribution of tidal energy from the different ways to analyze. Furthermore, it is not well studied for the seasonal variability of the energy transfer from barotropic tide to baroclinic tide. This program will study the distribution and the mechanism of the global ocean tidal enery flux and dissipation, based on the Global Ocean Circulation and Tide Model (GOCTM) with the unstructured mesh, combined with the data analysis of the satellite altimeter in the recent 20 years. The seasonal variation of the distribution of the barotropic tidal energy loss and the energy of the internal tide of the low mode in the mid-ocean will also be analyzed quantitavely. The results will enrich people's understanding of the marine tidal dissipation, and contribute to the theory of thermohaline circulation and climate change research.

潮汐能量主要耗散在陆架浅海，同时在深海大洋中由于地形突变可以造成正压潮能向内潮能转化。全球海洋潮能通量和耗散的估算随着数值模拟技术发展和卫星高度计的使用已经取得了一定成果，但是其详细分布，采用不同方法的计算结果仍然存在明显的差异，而且正压潮能向内潮能转化的季节变化及其控制机制未深入研究。本研究在已有工作基础的非结构网格全球海洋潮汐-环流数值模式的基础上，结合近20年卫星高度计观测资料，充分利用模型在“热点”海域网格加密的特点，研究全球海洋潮能通量和耗散分布及其变化规律，定量分析在大洋中正压潮能损失以及低模态内潮能分布及其季节变化特征。其成果将丰富人们对海洋潮汐耗散的认识，有助于热盐环流理论和气候变化的相关研究。

潮汐是海洋重要的背景运动，大陆坡和海山-岛弧链是潮波传播改变与内潮生成的重要区域，潮汐耗散的研究对于海洋混合参数化以及海洋环流数值模型的改进具有重要意义。本研究在已有的研究基础上，进一步优化了全球海洋无结构三角形网格，开展了潮汐与环流耦合模拟研究，并且进一步同化了卫星高度计和SST数据，大洋M2分潮均方根误差缩小到3cm以内，得到了20年数值模拟数据（包含内潮），搜集了T/P，Jason等系列卫星高度计数据以及大洋与近岸验潮站数据，形成了一套包括数值模拟与观测的较为完整的全球潮汐数据集。研究发现台湾海峡西侧潮汐振幅的增强主要是由于北侧东海陆架传入的潮波在台湾海峡南侧陆坡处地形突变深而形成反射后，与入射波叠加而成，而这种增强的东西不对称性主要是由反射波的传播方向决定的。由吕宋海峡传入的潮波会分为两支，向西的分支对于雷州半岛以东的南海陆架潮波振幅起决定作用。吕宋海峡不同季节内潮特征变化大，不同区域各分潮在不同水深层次上变化特征各不相同。内潮M2在西侧的恒春海脊处夏季振幅大于冬季振幅，东侧的兰屿海脊处则相反，而K1分潮则在两个山脊处均为冬季强于夏季。不同频率内潮与地形相互作用使不同季节内潮类型可能产生根本性变化。本研究对于海洋环流模型参数化具有积极的科学意义。