南海中尺度背景下內波生成傳播機制研究

《南海中尺度背景下內波生成傳播機制研究》是依託清華大學，由李強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：南海中尺度背景下內波生成傳播機制研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：李強
• 項目類別：面上項目

項目摘要

海洋中內波和中尺度過程有著不同的時空尺度，近期南海觀測資料表明這兩者存在著聯繫，然而這兩者之間的相互作用關係尚無一系統的闡述。本項目將集中於我國北部南海內波和中尺度過程豐富的深水海域，制定經濟、高效的跨尺度海洋觀測方案，分別從現場觀測、理論分析、數值模式三個角度系統的考察和研究以呂宋海峽黑潮鋒面和南海中尺度渦為代表的中尺度過程是如何影響內波生成和傳播的，內波混合對中尺度渦生消過程的影響，闡明黑潮、中尺度渦與內波之間能量傳遞、分布、耗散過程，並提出相應的混合參數化方案。南海存在著豐富的黑潮、渦旋等中尺度過程，並且是全球內波振幅最大的區域之一，為開展此項研究提供了天然的測試場所。此項研究目的是理解和掌握南海關鍵海域動力過程，服務于海洋科學研究和我國經濟國防建設。

結題摘要

本項目的研究目標為理解南海區域包括黑潮、中尺度渦在內的海洋中尺度過程對內波生成傳播的影響機制和關鍵過程。通過觀測數據分析、理論框架建立和數值模式仿真，聚焦南海北部，系統的研究了呂宋海峽黑潮對內波生成的影響、黑潮和中尺度渦旋對內波傳播規律的影響、內波混合對於中尺度運動過程的影響。分別討論了黑潮入侵引起的溫躍層傾斜、疊加的都卜勒效應對呂宋海峽內潮生成的影響，中尺度渦引起的層結變化和海流對內波傳播和內孤立波生成的影響和作用機理，藉助分析模型量化分析了觀測數據中發現的南海內部內孤立波振幅的變化。同時，深入分析了中尺度過程引起的溫躍層起伏對內波生成傳播的影響。通過本項目的研究，我們較好的完成了此目標，相關的研究成果發表在Journal of Physical Oceanography和Journal of Geostrophic Research上，並形成了幾項基於海洋觀測的專利。理論上，針對不同的關鍵過程，包括非線性、傾斜溫躍層、背景流場等，我們搭建了多箇中尺度過程下內波生成傳播的數學模型，並研究了相關的求解算法；數值模式上，搭建了高解析度南海內波模式和基於四維變分同化的南海背景環境場模式，可以對南海海域的內波做較為準確可信的診斷和預報，預報模式正在初步套用於中海油石油平台的海洋環境安全保障；現場觀測方面，利用倒置式回聲儀作為內波的主要觀測手段，雖然由於航次的問題，投放較晚，但是利用已有的倒置式回聲儀數據分析了不同時間段內波特徵的不同，並結合理論模型和數值模式，定量和定性分析了中尺度過程在內波生成傳播過程中的作用，而這一作用因素越來越引起海洋學家的重視。