南海北部内波时空演变动力学及其对黑潮季节变化的响应

本项目旨在通过现场实验、资料分析、遥感信息提取、内波参量反演与构建三维内波仿真模式和理论研究等多种方法来揭示南海北部海域内波特别是内孤立波的时空演变及其动力学以及该海域内波时空演变过程对源区黑潮季节变化的响应。主要研究目标有：（1）获得研究区内波的空间分布、传播特征及其季节性变化；构建适合南海北部不同类型内潮波和内孤立波特性的内波谱模型。（2）建立一套适宜于南海北部内潮和内孤立波裂变与传播的连续分层海洋模型。（3）开发海洋内孤立波（尤其是大振幅内孤立波）三维传播动力学数值模型，建立海洋内孤立波的SAR遥感面反演流程。（4）确定南海东北部黑潮季节变化特征、内潮和内孤立波传播时空演变的季节特征与黑潮季节变化特征的关系及其对它的响应动力学。本项目的开展不仅为深入了解我国重要战略海区的内波非线性特征与时空演变动力学开拓新的研究空间，而且为发展海洋内波与海洋环流相互作用研究打下强有力的理论基础。

海洋内波不仅对水声技术和水下通讯有严重的影响而且对海上工程有极大的破坏作用。因此，海洋内波的研究对国民经济和国防建设具有重要意义。本项目严格按照计划书，通过现场实验、资料分析、遥感信息提取、内波参量反演与构建三维内波仿真模式和理论研究等多种方法揭示南海北部海域内波特别是内孤立波的时空演变及其动力学以及该海域内波时空演变过程对源区黑潮季节变化的响应。取得的主要创新成果包括：.1）通过现场观测和历史资料收集，获得了涵盖南海北部不同海域的6套长时序潜标观测数据以及大面观测资料，通过资料分析并结合理论研究得到南海北部内波时空特征和演变规律的系统认识：在内潮方面，首次观测发现半日内潮以第二模态为主的多模态结构，并发现多模态的半日内潮具有弱平稳性，阐明了南海内潮特殊且独有的季节性规律，其中全日内潮在陆坡海域夏强冬弱，而在吕宋海峡冬季最强；在内孤立波方面，首次现场观测发现研究海域的上凸型内孤立波，通过现场观测确认了内波具有A波和B波的特性并阐释了其传播和演变过程，首次发现内孤立波对台风及近惯性内波的响应过程和混合效应。.2）开展了内孤立波SAR遥感信息提取研究，在完善内孤立波参数的SAR遥感提取点反演方法和内孤立波成像仿真的基础上，建立了面反演流程并申请软件著作权，软件已在解放军理工大学获得应用。.3）系统开展了南海北部内波机理与模型研究。研究了与非线性内波传播和裂变过程密切相关的3种动力学因素，即背景流的作用、高阶非线性作用和地转的作用。开展了深水海域惯性内波破碎混合和陆架海域内波混合的参数化方法研究。重要创新点在于首次提出在陆架和边缘海域背景流和正压潮流对内孤立波有重要影响。.4）构建了南海北部内波三维数值模式，研究了南海北部内波的时空特性、季节变化以及对黑潮的响应。. 项目已发表论文28篇，其中SCI论文22篇，EI论文2篇，申请软件著作权1项，另有2篇论文已接收。其中已发表论文中在国外高端期刊JGR、JMS、GRSL等发表论文9篇。. 总之，本项目属于当前国际上海洋科学中内波研究的前沿研究项目，本项目的开展不仅为深入了解我国重要战略海区的内波非线性特征与时空演变动力学开拓新的研究空间，而且为发展海洋内波与海洋环流相互作用研究打下强有力的理论基础，并为开拓广泛的应用前景迈出新的一步。