三维内孤立波时空演变的观测研究

非线性内孤立波的定量研究将会加深对波破碎混合、能量传递以及对背景流场的影响等的理解，加速促进这些领域的科研发展。由于传统观测方法的局限性，到目前为止，对内孤立波及其相互作用的定量研究还远远不足。本项目旨在使用申请人针对内孤立波精确测量的需求所研发的突破传统的观测手段来解决观测难的问题。本方法结合水面内波倾斜图片与水下观测，对崂山湾内波的三维演化进行定量观测研究，主要包括：内孤立波传播演化的测量，重点测量内孤立波的各波要素；内孤立波浅化的测量研究，重点测量内孤立波从深水传播到浅水过程中各要素的变化特征；内孤立波的波-波相互作用，重点测量相互作用前后及相互作用过程中内孤立波的三维时空演变；利用观测数据对理论进行研究与验证，加深对理论的理解并拓宽它们在非线性内波研究中的应用范围。通过本项目的研究将实现对三维内孤立波时空演变的精准定量的观测与研究。

内波是在密度稳定层化的流体中广泛存在的一种现象，对沿岸生态具有重要影响。郑全安等(1989)通过海洋航空遥感试验获得了黄海西部崂山湾附近海域机载侧视雷达的内波图像，但由于缺乏水文观测资料，仅仅根据频散关系做了简单的分析。本项目主要对崂山湾海域夏季长时间定点连续观测获得的温盐深仪（CTD）、温度链（T-chain）以及声学多普勒流速剖面仪（ADCP）数据进行处理，分析跃层的变化特征以及观测到的内波信号。该海区的盐度垂向分布差别不大，密度跃层主要由温度控制，由于所选择的观测地点离岸边较近，水深约为10 m，因此该海区的温度垂向分布受太阳辐射、潮汐以及风的影响较大，呈现出明显半日潮周期变化，由于独特的层结结构，在涨潮过程中的一个小时内，相继观测到了上凸型和下凹型内波波列。在连续层结模式假设下,同时考虑剪切流的作用，运用veKdV方程模拟了上凸型内波向下凹型内波转化的过程，并且和最近的一些理论做了对比。在内波向近岸传播过程中，地形往往被认为是引起极性转化的主要因素，而本课题观测到的潮汐变化引起的内波的极性转化在海洋观测中是非常罕见的。