內(nèi)潮是海洋內(nèi)部一個(gè)重要?jiǎng)恿σ蜃?，?nèi)潮混合可驅(qū)動(dòng)海洋內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)垂向輸送進(jìn)而影響海洋生態(tài)系統(tǒng)，可調(diào)制深海層結(jié)狀態(tài)并影響子午翻轉(zhuǎn)環(huán)流維持變異。全球內(nèi)潮轉(zhuǎn)化功率約1 TW，其中西太平洋可貢獻(xiàn)0.5 TW，馬里亞納海域是內(nèi)潮已知熱點(diǎn)區(qū)域，但對(duì)內(nèi)潮認(rèn)識(shí)僅局限在上層，而深海深淵區(qū)內(nèi)潮能量耗散分布如何？典型深海海脊-海溝-海盆如何調(diào)制內(nèi)潮生消？相關(guān)研究認(rèn)識(shí)有助于理清深海/深淵極端環(huán)境下混合動(dòng)力機(jī)制及其生態(tài)效應(yīng)。
近日，中科院海洋環(huán)流與波動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尹寶樹研究團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建高精度且萬米刻畫的數(shù)值模式，結(jié)合衛(wèi)星高度計(jì)和參數(shù)化估計(jì)，首次給出馬里亞納溝弧盆區(qū)內(nèi)潮三維能量傳播和耗散路徑，發(fā)現(xiàn)馬里亞納海脊是內(nèi)潮能量主要源地，內(nèi)潮可長距離輻射至深海海盆乃至深淵海溝，馬里亞納海溝起著內(nèi)潮能量匯的作用。
馬里亞納海域內(nèi)潮三維傳播路徑
馬里亞納海域已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)存在復(fù)雜生物物種和獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)，而在深海特別是深淵地帶，海洋生物遷移需要湍流而不是層流提供必要營養(yǎng)物質(zhì)和能量輸入。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，深海深淵是平靜的海洋，而該研究發(fā)現(xiàn)，深淵區(qū)雖然內(nèi)潮能量較弱，但極弱層結(jié)的同時(shí)存在，即便微弱外部內(nèi)潮能量輸入也可導(dǎo)致深海劇烈擴(kuò)散混合，是驅(qū)動(dòng)深層水團(tuán)遷移和極端生態(tài)環(huán)境演變不可忽視的動(dòng)力來源。
馬里亞納溝弧盆斷面內(nèi)潮耗散率和混合率分布
本研究還發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樯詈?fù)雜溝弧盆地形的塑造，深海內(nèi)潮存在復(fù)雜干涉、共振、反射等動(dòng)力過程，同時(shí)在垂向上存在多層垂向結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)得到了參數(shù)化估計(jì)的佐證，但是跟目前大部分環(huán)流模式通用參數(shù)化方案中采用的垂向函數(shù)不同。該研究有助于我們深入理解深海/深淵區(qū)內(nèi)潮耗散混合分布及其對(duì)深海動(dòng)力和生態(tài)環(huán)境的調(diào)制機(jī)制，以及有效改進(jìn)現(xiàn)有模式更符合深海內(nèi)潮特點(diǎn)的參數(shù)化方案。
該成果近期發(fā)表于國際學(xué)術(shù)雜志Journal of Geophysical Research: Oceans，中科院海洋所趙晨博士研究生是第一作者，徐振華研究員為文章通訊作者。研究得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)等資助。
論文鏈接如下：
Zhao, C., Xu, Z., Robertson, R., Li, Q.,Wang, Y., & Yin, B. (2021). The three dimensional internal tide radiation and dissipation in the Mariana Arc-Trench system. Journal of Geophysical Research: Oceans, 126, e2020JC016502. https://doi.org/10.1029/
