海洋多尺度動(dòng)力學(xué)及能量串級(jí)是物理海洋學(xué)前沿科學(xué)熱點(diǎn)，其中大尺度環(huán)流與中小尺度內(nèi)波的動(dòng)力交互和能量串聯(lián)機(jī)制是重要難點(diǎn)之一。呂宋海峽不但是全球最強(qiáng)西邊界流之一――黑潮的必經(jīng)之路，也是全球內(nèi)潮能量最強(qiáng)盛海區(qū)，因此成為研究海洋跨尺度動(dòng)力能量學(xué)的天然試驗(yàn)場(chǎng)。
近二十年來(lái)，通過(guò)多個(gè)大型觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)和研究計(jì)劃的實(shí)施，海洋學(xué)界在呂宋海峽的黑潮動(dòng)力學(xué)和內(nèi)潮能量收支方面取得了系列科學(xué)認(rèn)知，也使呂宋海峽成為全球內(nèi)潮研究最為成熟的標(biāo)桿性區(qū)域。但迄今，科學(xué)界對(duì)黑潮和內(nèi)潮跨尺度能量關(guān)聯(lián)機(jī)制依舊缺乏明確的動(dòng)力學(xué)理解。
近日，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所尹寶樹(shù)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合香港科技大學(xué)甘劍平教授團(tuán)隊(duì)和加州大學(xué)洛杉磯分校James C. McWilliams院士，在內(nèi)潮和黑潮跨尺度作用動(dòng)力學(xué)研究方面取得重要突破，首次明確了呂宋海峽三種黑潮入侵模態(tài)與內(nèi)潮能量場(chǎng)的動(dòng)力關(guān)聯(lián)機(jī)制，并擬定了一個(gè)具有全球海洋普適性的表征環(huán)流與內(nèi)潮動(dòng)力能量關(guān)聯(lián)機(jī)制的理論判據(jù)。
呂宋海峽黑潮和內(nèi)潮動(dòng)力能量場(chǎng)分布
該工作基于香港科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的中國(guó)海多尺度海洋環(huán)流數(shù)值模擬系統(tǒng)（CMOMS），在準(zhǔn)確刻畫(huà)呂宋海峽黑潮多尺度變化動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)內(nèi)潮動(dòng)力能量場(chǎng)的模擬水平取得了與多平臺(tái)經(jīng)典觀(guān)測(cè)的最佳對(duì)比。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)剖析了內(nèi)潮和黑潮跨尺度作用動(dòng)力學(xué)，結(jié)合射線(xiàn)追蹤理論提出黑潮主要通過(guò)平流效應(yīng)驅(qū)動(dòng)內(nèi)潮能量輻射的科學(xué)認(rèn)識(shí)，建立了黑潮不同入侵模態(tài)與內(nèi)潮能量場(chǎng)的動(dòng)力能量關(guān)聯(lián)機(jī)制，給出了呂宋海峽黑潮調(diào)控下的內(nèi)潮能量輻射和耗散收支評(píng)估。
本研究針對(duì)黑潮和內(nèi)潮跨尺度作用動(dòng)力能量學(xué)進(jìn)行了觀(guān)測(cè)-數(shù)模-理論協(xié)同范式研究，獲得的基于黑潮和內(nèi)潮作用動(dòng)力學(xué)的理論判據(jù)，可在全球范圍內(nèi)揭示多尺度環(huán)流對(duì)內(nèi)潮能量傳輸途徑的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。該工作有助于改進(jìn)海洋氣候模式中參數(shù)化過(guò)程的有效表達(dá)以及補(bǔ)充完善海洋多尺度動(dòng)力理論框架。
呂宋海峽內(nèi)潮和黑潮動(dòng)力能量場(chǎng)關(guān)聯(lián)機(jī)制
該成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)雜志Journal of Geophysical Research: Oceans，研究得到了中科院先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金、香港研究資助局項(xiàng)目等資助。
論文鏈接如下：
Xu, Z.; Wang, Y.; Liu, Z.; McWilliams, J. C.; Gan, J.*. Insight into the dynamics of the radiating internal tide associated with the Kuroshio Current. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2021, 126(6): e2020JC017018. DOI: 10.1029/2020JC017018
