中国科学院深海科学与工程研究所在南海南部波-波相互作用研究方面获新进展
波-波非线性相互作用是全球海洋中的一种普遍现象，它可以在不同时空尺度的波动之间传递能量。因此，它在能量级联和调节全球海洋环流中起着重要作用。在南海北部由于吕宋海峡的存在，形成了世界上最强的内波，该海域的波-波非线性相互作用已经被广泛研究。然而，在远离吕宋海峡的南海南部，相关的研究则很少。基于锚系潜标现场观测资料，中国科学院深海科学与工程研究所海洋环流研究室联合华南理工大学南海环流研究团队在南海南部发现了强波-波非线性相互作用过程，其中全日内潮（D1 ITs）、近惯性内波（NIW）和D1-f内波之间存在活跃的非线性相互作用。
研究结果表明，尽管近惯性内波的蓝移可以为D1-f内波提供部分能量，但D1-f内波的大部分能量是由波-波非线性相互作用产生的。另外，研究还发现反气旋涡旋可以通过输入负涡度来减弱波-波非线性相互作用。在2020年夏季风的驱动下，中南半岛外海形成了一个强的中尺度涡旋偶极子，当该偶极子入侵南海南部时，偶极子南测的反气旋涡旋通过输入负涡度降低了局部有效科里奥利频率，从而抑制了该海域的波-波非线性相互作用（图1）。相关研究成果近期在线发表在 Geophysical Research Letters 上。
图1. 观测期间南海南部海表高度异常和地转流场分布（a-f），235米深度径向流速小波能量谱（g），235-350米深度垂向平均涡度（蓝线）和D1-f内波HKE（红线）时间变化（h）。
另外，利用南沙海域2018/2019年的锚系潜标数据，研究团队还研究了该海域内潮和近惯性波的垂直分布和时间变化。研究结果表明，内潮主要以O1、K1和M2分潮为主，其中全日内潮最强，其次为半日内潮。与前人的研究发现不同，南沙海域的全日内潮主要由mode-3模态主导，而不是以前认为mode-1模态（图2）。半日内潮的水平动能则以mode-1模态为主，受背景环流场影响。在冬季风期间，由于强风强迫，近惯性能量振幅较大。此外，由于近惯性内波的遥强迫，近惯性能量在当年的3月中旬至4月初达到峰值。总体而言，该海域的近惯性能量主要集中在500-600米深度以上。相关研究成果已发表在 Frontiers in Marine Science 上。
图2. 观测点全日内潮速度经向分量（a）、纬向分量（b）及全日内潮能量（c）。(d)为前三个垂向模态能量时间序列，（e）为TPXO正压潮能量及其时间序列。（f）为前三个垂向模态能量占比。
Hongzhou Xu, Zhipeng Zhang*, Philip Adam Vetter, Qiang Xie, Tong Long, Bo Hong* (2022). Impact of anticyclonic eddy on nonlinear wave-wave interaction in the southern South China Sea during late summer 2020, Geophysical Research Letters, 49, e2021GL096892.
https://doi.org/10.1029/2021GL096892.
Zhipeng Zhang, Hongzhou Xu*, Phillip A. Vetter, Qiang Xie, Xiaohui Xie, Wei Song, Chuan Tian (2021). High-frequency motions in the southeastern South China Sea during winter-spring 2018/2019, Frontiers in Marine Science, 8, 681993, https://doi.org/10.3389/fmars.2021.681993.
本文来源：中国科学院深海科学与工程研究所