吕宋海峡内孤立波的生成机制与传播过程

南海北部内孤立波活动频繁。吕宋海峡到东沙群岛附近海区出现的内孤立波（包括孤立子内波和内孤立波列）大多是在吕宋海峡中生成，然后向西传入南海。针对其生成机制，主要有两种观点：局地生成机制，即内孤立波源于吕宋海峡西侧海脊附近或者靠近南海一侧的深海区，由内潮（潮频内波）的非线性演变或者在跃层内的反射产生；背风波生成机制，即内孤立波是从两个海脊附近形成的背风波（lee wave）中分离出来的。前者以SAR图片为证，后者得到数值模拟的支持。我们采用非静压环流模式MITgcm发现，西侧海脊以西内孤立波的生成源地与内潮波束传播到跃层的位置接近，即吕宋海峡附近的内孤立波不仅仅源于背风波，还有一些可能是局地生成的。本项目拟通过数值模拟与观测事实对比的方法，结合理论分析，阐明吕宋海峡内孤立波的局地生成机制、分析其生成源地、传播过程，并讨论黑潮对内孤立波生成和传播过程的影响，以及内孤立波不能向东传播的原因。

本课题以数值模拟和观测数据分析等方法对内孤立波在吕宋海峡生成并向南海内部传播的问题进行了研究。 首先，我们采用非静压模式MITgcm对吕宋海峡的内波生成及传播过程进行的控制试验。南海北部吕宋海峡至海南岛的陆架区非线性内波活跃。普遍认为这一海区的非线性内波来源于吕宋海峡。西太平洋潮流流经吕宋海峡起伏的地形，产生内潮波。内潮波在向西传播过程中逐步演化为非线性内波（内孤立波）。内潮波演化为内孤立波的机制是什么？为何该海区的内孤立波主要是以半日周期出现？黑潮对内孤立波的产生有何影响？我们的数值模拟得到如下几个主要结果：（1）吕宋海峡西侧海脊附近出现内孤立波的产生与跃层附近的内潮波射线有。这些波射线源于海峡东侧的海脊，并通过局地生成机制在跃层内产生内孤立波；（2）背景潮流的强度对内波的产生有重要影响。只有潮流振幅达到一定程度时，内潮才可能演化为内孤立波（列）。这解释了南海北部内孤立波的活跃期通常相隔半个月的特征；（3）相同振幅的全日潮流和半日潮流相比，半日潮更容易生成孤立波；（4）黑潮通过吕宋海峡入侵南海并改变南海北部上层环流结构，但它不可能直接在吕宋海峡产生内孤立波，对吕宋海峡内波的生成和传播影响远小于已有的结论。 其次，我们分析了南海北部陆架上的一些观测数据，从中发现了一些活跃的内波现象，可能来自于吕宋海峡。一是在广东陆丰的长期观测中发现了活跃的半日潮周期的内波，从其发生时间来看，可能来自于吕宋海峡。二是在海南岛东侧陆架区的观测中发现了显著的潮周期强流现象，该海域强流可能是内波产生的波致流。根据其潮周期特征及典型内孤立波的传播速度推测，强流出现的时间与吕宋海峡内波生成并传播到此地的时间相符。 此外，我们以数值模式发现吕宋海峡中的双海脊地形可能会形成内波吸引子。采用非静压MITgcm进行的三维数值模拟在吕宋海峡双海脊区域发现了波射线形成的类似于内波吸引子的流速环。