南海北部非平稳内潮的影响机制研究

Internal tides (ITs) are ubiquitous in the global oceans. Due to the influence of variable stratification and background currents, ITs gradually exhibit non-stationary characteristics during their propagation. Previous studies indicate that non-stationary ITs are significant in the northern South China Sea (SCS). However, due to the complexity of ocean dynamics and lack of simultaneous in-situ observations, the impact mechanisms of mesoscale eddies and typhoons on the non-stationary ITs in the northern SCS are rare. In this project, mooring observations from Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology are employed to analyze the non-stationary ITs under the influence of mesoscale eddies and typhoons; then ROMS is used to explore their impact mechanisms based on numerical simulations. The outcomes would deepen our understanding of non-stationary ITs in the northern SCS and contributes to the studies of ITs and tide-to-mixing cascade in the SCS.

内潮是全球海洋中普遍存在的一种运动，受变化的层结和背景流场的影响，内潮在传播过程中逐渐呈现出非平稳特征。已有研究表明，南海北部的非平稳内潮非常显著。然而，由于南海北部动力环境复杂、同期现场观测资料缺乏，南海北部的中尺度涡和台风过程对非平稳内潮的影响机制研究还比较欠缺。本项目拟通过分析青岛海洋科学与技术国家实验室共享的同期潜标观测资料，研究中尺度涡和台风过程影响下南海北部非平稳内潮特征的变化；在此基础上，利用ROMS数值模型针对中尺度涡和台风过程影响下的内潮开展数值模拟，通过设置对照实验，探讨中尺度涡和台风过程对南海北部非平稳内潮的影响机制。项目的研究成果将加深我们对南海北部非平稳内潮的认识，并有助于南海内潮和潮致混合的研究。

南海是全球内潮活动最为活跃的海区之一，吕宋海峡是南海内潮的主要生成地。受其它海洋动力过程（如黑潮、台风过程引起的海洋近惯性波、中尺度涡）的影响，南海内潮呈现出较为明显的非平稳特征。本项目基于南海内波实验的潜标观测资料和海洋数值模型，研究了南海北部非平稳内潮的特征及其影响机制，主要取得了如下进展：（1）与平稳内潮相比，南海北部的非平稳内潮的流速方差贡献更小，但其引起的海洋剪切更强，表明南海北部的非平稳内潮具有更大的垂向波数。（2）黑潮能显著影响南海北部的非平稳内潮，不同的黑潮流经引起的非平稳内潮存在较大差异。与跨越流径相比，黑潮流套在吕宋海峡处引起的涡动能更强，进而导致内潮在吕宋海峡的转化率具有更大的标准差，进而在南海北部引起更强的非平稳内潮。在黑潮的影响下，内潮在吕宋海峡西侧的南海比吕宋海峡东侧的菲律宾海具有更高的非平稳比例，且均高于吕宋海峡内的非平稳比例。（3）台风过程对南海北部的非平稳内潮也存在一定的影响。内潮的非平稳比例随着最大台风风速的增加呈现出明显的增加趋势，随着最大风速半径和移动速度的增加呈现出减小的趋势。与最大台风风速相比，最大风速半径和移动速度对非平稳内潮的影响相对较小。台风过程对非平稳内潮的影响主要是通过风生近惯性波与内潮的相互作用来实现的。（4）与黑潮和台风过程相比，中尺度涡对南海北部非平稳内潮的影响相对较小。在研究设计的对照实验中，不同特征（涡旋类型、涡旋强度、涡旋半径）的中尺度涡对南海北部的非平稳内潮没有展现出显著的差异。本项目的研究成果阐明了南海其它海洋动力过程对非平稳内潮的影响，加深了对南海内潮的认识，对进一步研发海洋内波诱导的混合参数化方案有潜在应用价值。