过去100年,海洋内波最重要的研究成果是开阔大洋内部普适的Garrett-Munk (GM)内波谱的发现。GM内波谱也可以称为海洋内波的灵魂。以往的研究认为,只有当风和潮汐强迫同时存在时,才能产生GM内波谱;单独的风或单独的潮汐强迫均不能产生GM内波谱。而本研究发现,风并不是必须的;在某些条件下,单独的潮汐强迫便能够产生GM内波谱(图1)。这能够解释为什么在几千米深的大洋内部,当风的效应几乎消失,仍然能够存在GM内波谱,而以往的结果是无法解释这一点的。
单独的潮汐强迫之所以能够产生完整的GM内波谱,其中最关键的是内潮波破碎后,在地球这个旋转系统中自发调整产生了近惯性内波,继而跟具有潮频率的内潮波进行波-波相互作用,从而演化形成完整的内波谱。本研究还发现,在吕宋海峡这样的强内潮海域,内潮波破碎作为一种近惯性内波的产生机制,其提供的近惯性能量与夏季风输入的近惯性能量相当。
图1由模拟(a)和GM76模型(b)得到的内波频率-波数谱;(c)由不同算例得到的频谱;(d-g)对应于不同频率的滤波后流场
新闻来源:中国科学院南海海洋研究所