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西太平洋内潮与环流的多尺度相互作用及动力机制
创建时间:2023-11-20 00:00
年度:2023

一、 年度工作进展

1、项目实施方案执行情况

本项目围绕西太平洋多尺度过程和复杂地形调制下内潮生成传播过程和演化机制开展研究,基于数值模拟,综合多平台观测数据分析,揭示了西太平洋不同纬度下内潮传播耗散过程的特征属性和演变机制,探明了内潮与多尺度过程包括环流、中尺度涡、内孤立波和背风波等过程动力交互和能量关联机制。相关研究成果在本学科权威期刊JPOJGR等发表SCI论文9篇,其中第一标注论文5篇。

2、与西太计划其他项目的交流合作情况

本年度与重点项目“西北太平洋深海复杂地形亚中尺度过程研究”(91958205)开展合作,对582航次获得数据进行深入挖掘,揭示了九州-帕劳海脊附近混合的垂向结构特征,探明了菲律宾深海海盆的深水团形成过程。 与重点项目“西太平洋典型深海热液和冷泉流固界面的长期原位拉曼定量探测”(92058206)围绕极端环境下的物质输运和能量转移过程,基于观测数据深入分析相关水文动力过程和演变机制。

3、获得数据及其在项目研究中的意义

本项目已向数据平台提交、开放共享观测数据CTD 62站位、LADCP 60站位、VMP 48站位。结合获得的现场观测数据,改进并形成了一套刻画西太平洋内波混合的参数化方案。同时也支撑了其他项目组开展研究工作,基于获取的现场观测数据,揭示了九州-帕劳海脊附近混合的垂向结构特征,探明了菲律宾深海海盆的深水团形成过程,相关成果发表于权威学术期刊GRL上。

 

二、 年度研究成果

1、取得科学认识及其意义

1围绕西太平洋及其毗邻海域内潮传播演化机制方面取得新认识

     依托Argo、卫星高度计等多平台观测数据,揭示了正压潮强迫导致的西太平洋深海内潮的时空变异规律,探明了纬度依赖的内潮波谱特征及其形成机制、临界纬度以北地形限制的内开尔文波动力特征,厘清了班达海内潮能量场在复杂地形调制下呈现出的东西不对称性质,阐明了干涉和折射对该海域内潮能量分布的影响机制(Wang et al., 2023 DSRII; Zhang et al., 2023 JGR)。基于精细化潮-流耦合数值模型,阐释了高纬度海区内潮生成、传播和耗散的整个能量收支过程,表明了高纬度内潮普遍具备相对于中低纬度更强的耗散属性,这不仅拓展了高纬度内潮动力学和能量学的科学认识,还为改进全球适应的内潮混合参数化方案提供了新思路(You et al., 2023, JPO)

2内潮-多尺度动力过程相互作用及伴随的跨尺度能量交互机制

        通过集成再分析资料和全地形谱,结合理论分析方法,刻画了西北太平洋背风波的空间不均一的分布特征,探明了潮汐对背风波的抑制作用,地转流可以引起不对称的内潮生成(Li et al., 2023, JPO)。结合超高精度数值模型,阐释了近地转的中尺度涡自发生成近惯性内波的动力机制,厘清了我国台湾岛东北部内潮和内孤立波的生成演化机制,强调了小尺度峡谷区非线性内孤立波对于能量耗散混合的重要性(Min et al., 2023, OM, Zhao et al., 2023, POF)

2、对解决西太计划关键科学问题的贡献

本年度项目系统阐释了纬度变化和复杂地形等驱动因子对内潮生成传播及演化过程的调制作用和机制,探明了多尺度过程背景下内潮的演化耗散机制以及跨尺度能量双向迁移过程建立了具备多尺度过程刻画能力的潮-流耦合高精度数值模型,为项目研究工作的进一步开展提供了有力的技术支撑。

3、成果列表

(1)    J. You, Z. Xu*, Q. Li, P. Zhang, B. Yin, Y. Hou. M2 Internal Tide Energetics and Behaviors in the Subpolar North Pacific. Journal of Physical Oceanography. 2023, 53(5): 1269-1290.   第一标注

(2)    J. Li, Z. Xu*, Z. Hao, J. You, P. Zhang, B. Yin. Internal Lee Wave Generation from Geostrophic Flow in the Northwestern Pacific Ocean. Journal of Physical Oceanography. 2023. DOI: 10.1175/JPO-D-23-0035.1  第一标注

(3)    B. Zhao, Z. Liu*, Z. Xu*, B. Yin, Q. Zheng. Spontaneous Near-Inertial Wave Generation from Mesoscale Eddy: Nonlinear Forcing Mechanism. Physics of Fluids. 2023, 35(7).   第一标注

(4)    W. Min, Q. Li*, Z. Xu*, Y. Wang, D. Li, P. Zhang, R. Robertson, B.Yin. High-resolution, non-hydrostatic simulation of internal tides and solitary waves in the southern East China Sea. Ocean Modelling. 2023, 102141.   第一标注     

(5)    Y. Wang, Z. Xu*, Q. Li, Z. Chen, J. You, B. Yin, R. Robertson. Observed internal tides in the deep northwestern Pacific by Argo floats. Deep-Sea Research Part II. 2023, 207: 105248.     第一标注

(6)    P. Zhang, Z. Xu*, J. You, Z. Hao, B. Yin, Y. Hou, R. Robertson. Satellite observed multisource internal tide radiation and interference in the Banda Sea. Journal of Geophysical Research-Oceans. 2023. DOI: 10.1029/2022JC019383   第二标注   

(7)    Z. Hao, Z. Xu*, M. Feng*, P. Zhang, J. You, B. Yin. Seasonal variability of eddy kinetic energy in the Banda Sea revealed by an ocean model: An energy budget perspective. Deep-Sea Research Part II. 2023: 211 105320.   第二标注

(8)    Z. Yu, Z. Hao, Z. Xu*, P. Zhang, J. You, B. Yin, H. Yang. Satellite observations of coastal upwelling in the northern Arafura Sea. Journal of Oceanology and Limnology. 2023. DOI: 10.1007/s00343-023-2390-4  第二标注

D. Yuan, Z. Hao, J. You, P. Zhang, B. Yin, Q. Li*, Z. Xu*. Enhancing Sea Ice Inertial Oscillations in the Arctic Ocean between 1979 and 2019. Water. 2023, 15, 152.   第三标注