近日，中科院海洋所尹寶樹研究團(tuán)隊(duì)在北極海冰與內(nèi)波動(dòng)力作用機(jī)制方面取得新進(jìn)展，研究結(jié)果以封面論文形式發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysical Research: Oceans。
自挪威探險(xiǎn)家弗里喬夫 南森120余年前在北極首次發(fā)現(xiàn)內(nèi)波活動(dòng)并命名為“死水現(xiàn)象”后，北極內(nèi)波研究因觀測(cè)匱乏而進(jìn)展緩慢。全球變暖引起北極海冰覆蓋快速衰退，遙感手段也不斷探測(cè)到北極頻繁內(nèi)孤立波活動(dòng)。低緯度內(nèi)波主要受到地形動(dòng)力驅(qū)動(dòng)作用，而北極的冰下環(huán)境是一種獨(dú)特的動(dòng)力調(diào)制引子，但關(guān)于北極內(nèi)波和海冰動(dòng)力交互和熱量傳輸過程尚缺乏明確的科學(xué)認(rèn)識(shí)。
冰下非線性內(nèi)波動(dòng)力調(diào)制和能量傳播破碎過程
基于高分辨率數(shù)值模式，尹寶樹團(tuán)隊(duì)模擬刻畫了冰脊(冰下典型結(jié)構(gòu))環(huán)境下內(nèi)孤立波的演化耗散過程，確證了冰脊是內(nèi)孤立波演化耗散的一種重要調(diào)制機(jī)制，發(fā)現(xiàn)冰脊影響下內(nèi)孤立波首先發(fā)生失穩(wěn)變形，然后裂變并衍生出若干一模態(tài)和二模態(tài)次級(jí)波列，冰脊-內(nèi)波作用過程驅(qū)動(dòng)著能量的傳遞和耗散。
該工作進(jìn)一步量化評(píng)估了冰-波相互作用過程中的混合屬性和熱量輸運(yùn)，發(fā)現(xiàn)冰下調(diào)整過程可引起O(10-3)W/kg量級(jí)的強(qiáng)烈混和，驅(qū)動(dòng)O(10)W/m量級(jí)的垂向熱量輸送，進(jìn)而反饋影響海冰的消融或生成速率。該工作關(guān)于北極海冰-內(nèi)波相互作用動(dòng)力過程的研究成果為北極上層海洋熱量傳輸提供了一個(gè)潛在但之前被忽視的動(dòng)力來(lái)源，也為傳統(tǒng)潮汐-地形作用內(nèi)波理論體系拓展了新的研究空間。
該工作由中國(guó)科學(xué)院海洋研究所張沛文博士后、徐振華研究員、尹寶樹研究員、尤佳博士和中國(guó)極地研究中心李群副研究員、廈門大學(xué)馬來(lái)西亞分校Robin Robertson教授、馬里蘭大學(xué)鄭全安教授共同完成，研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)等資助。
文章信息：
Zhang, P., Xu, Z.*, Li, Q.*, You, J., Yin, B., Robertson, R., & Zheng, Q. (2022). Numerical simulations of internal solitary wave evolution beneath an ice keel. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, e2020JC017068. https://doi.org/10.1029/2020JC017068
