南海内波与地转流场之间相互关系研究

地转运动和潮致内波为海洋中的两个主要现象。以南海为例，潮汐和吕宋海峡复杂地形相互作用激发内潮，内潮向西传播至南海内部，在非线性作用下破碎生成大振幅内孤立波。同时, 太平洋西边界流黑潮流经吕宋海峡东部，黑潮主轴摆动或中尺度涡运动，引起温越层起伏和海流入侵，其中黑潮入侵在冬季最为明显。前期研究揭示南海内潮和内孤立波的特征与吕宋海峡黑潮流系的变化有关。因此本项目拟以吕宋海峡为实例，首先从理论上探讨背景地转运动对内潮和内孤立波产生以及演变的机制作用，然后通过三维海洋模式，验证上述理论结论, 量化温越层倾斜和背景流场对内波生成的作用；另一方面，卫星在南海捕捉到了大量内波图像，拟利用遥感图片上内波的统计规律反演黑潮特征，进而推断与之相关的太平洋环流和中尺度涡旋的变化特征。黑潮在吕宋海峡特殊的地理位置和动力学特征为解决内波产生和地转运动相互关系问题提供了天然的实验场所。

吕宋海峡处复杂地形与潮汐相互作用产生内潮，内潮传播至南海内部在非线性、非静力和旋转的共同控制下破碎产生内孤立波，是全球最大的内波之一。同时，以地转为主的黑潮和中尺度涡旋也是南海的主要动力学现象。这两者有着比较接近的空间尺度，背景地转流场对内波生成、传播规律影响的研究是本项目的主要研究内容。通过构建南海内波的三维非线性数值模式，研究了三维内波在南海的生成、传播、演变规律，并初步达到了业务化应用的效果。通过构建地转背景下内波生成传播方程，研究并揭示了内波在温跃层倾斜条件下的生成、传播机制。结合三维模式，发展了各种复杂南海动力环境背景下内波生成传播的分析模型，分析了黑潮和中尺度涡旋对内波生成和传播的影响。利用搜集到的南海内波历史数据，分析了南海非线性内波的长期变化规律及其影响机制。通过本项目的研究，揭示了由于地转运动造成的温跃层倾斜对南海非线性内波生成和传播的影响，对今后研究内波造成的混合打下了基础，并且本研究具有一定的普适性，研究成果可以推广至其他相关海区。