安達(dá)曼海內(nèi)潮耗散和潮致混合研究取得新進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO） 研究員彭世球研究團(tuán)隊(duì)在安達(dá)曼海內(nèi)潮耗散和潮致混合研究上取得了重要進(jìn)展，研究成果發(fā)表在最新一期的Journal of Geophysical Research: Oceans《地球物理學(xué)研究雜志：海洋》上，合作者包括中山大學(xué)于衛(wèi)東教授、廈門(mén)大學(xué)劉志宇教授等科學(xué)家和學(xué)者。
由內(nèi)潮耗散引起的海水垂向混合（簡(jiǎn)稱(chēng)潮致混合）是海洋內(nèi)部最重要的物理過(guò)程之一，對(duì)水團(tuán)特性、海洋環(huán)流、氣候變化乃至生態(tài)環(huán)境等都有重要影響，因此在海洋環(huán)流模式中對(duì)這一過(guò)程的刻畫(huà)是否準(zhǔn)確是影響模式對(duì)海洋環(huán)流和氣候模擬水平的關(guān)鍵之一。另一方面，潮致混合屬于微小尺度過(guò)程，無(wú)法被當(dāng)前海洋環(huán)流模式的網(wǎng)格所分辨，因此必須在模式中對(duì)其效應(yīng)進(jìn)行參數(shù)化處理；而由于缺乏足夠觀測(cè)數(shù)據(jù)等原因，當(dāng)前普遍使用的參數(shù)化方案（LSJ02）對(duì)潮致混合過(guò)程的刻畫(huà)存在很大不足，從而造成海洋模式較大的模擬偏差。因此如何改進(jìn)潮致混合參數(shù)化方案，以提高海洋環(huán)流模式的模擬精度，是當(dāng)前海洋科學(xué)研究的前沿課題之一。
對(duì)歷史資料的分析表明，安達(dá)曼海海水垂向?qū)咏Y(jié)非常弱，與鄰近的孟加拉灣強(qiáng)層結(jié)特性形成強(qiáng)烈對(duì)比，有學(xué)者猜測(cè)造成這一現(xiàn)象的原因可能是安達(dá)曼海強(qiáng)潮致混合所致，然而卻一直缺乏觀測(cè)資料或定量估算的支持。該研究基于較高分辨率（可分辨低模態(tài)內(nèi)波）數(shù)值模擬和同時(shí)考慮局地與非局地內(nèi)潮耗散的能量收支分析，首次給出了安達(dá)曼海鄰近海區(qū)的內(nèi)潮耗散率及潮致混合估算值的三維空間分布（見(jiàn)圖1）。研究結(jié)果表明，產(chǎn)生于安達(dá)曼海西邊界島嶼之間的海峽通道附近的內(nèi)潮傳播和耗散對(duì)整個(gè)安達(dá)曼海盆的海水跨等密度面混合起到?jīng)Q定性作用，導(dǎo)致安達(dá)曼海盆具有非常強(qiáng)的內(nèi)潮耗散和潮致混合特征，其垂向積分的耗散率和跨等密度面的擴(kuò)散分別達(dá)到 O(10-2–10 ) W m-2 and O(10-3–10-2) m2 s-1，比鄰近的孟加拉灣深海區(qū)高1-2個(gè)量級(jí)，而且與基于安達(dá)曼海溫鹽觀測(cè)資料利用細(xì)尺度參數(shù)化估算的結(jié)果基本吻合。此外，該研究還表明，當(dāng)前普遍使用的LSJ02參數(shù)化方案由于只考慮了局地內(nèi)潮耗散作用，對(duì)安達(dá)曼海的垂向積分內(nèi)潮耗散率和潮致混合分別低估了2-4和1-2個(gè)量級(jí)，凸顯了考慮非局地內(nèi)潮耗散在邊緣海（如安達(dá)曼海或南海）的內(nèi)潮耗散和潮致混合參數(shù)化中的重要性。
該研究成果不僅首次較準(zhǔn)確的給出了安達(dá)曼海及鄰近海區(qū)的內(nèi)潮耗散和潮致混合估算值的三維空間分布，定量闡明了安達(dá)曼海與鄰近的孟加拉灣海水垂向結(jié)構(gòu)差異的根本原因，為改進(jìn)當(dāng)前海洋環(huán)流模式中的潮致混合參數(shù)化方案提供了科學(xué)依據(jù)和參考，因此具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。 該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(廣州)“南海生態(tài)環(huán)境權(quán)益綜合研究”項(xiàng)目和人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重大專(zhuān)項(xiàng)等共同資助完成。
相關(guān)論文信息：Peng, S., J. Liao, X. Wang, Z. Liu*, Y. Liu, Y. Zhu, B. Li, S. Khokiattiwong, and W. Yu*, 2021: Energetics Based Estimation of the Diapycnal Mixing Induced by Internal Tides in the Andaman Sea. https://doi.org/10.1029/2020JC016521
圖1 基于內(nèi)潮模擬和能量收分析方法估算的內(nèi)潮耗散率（a,c）與跨等密度面擴(kuò)散（b,d)分別沿9.2°N （頂行）和95°E （底行）斷面的垂向分布。(b) 和 (d)中灰色線(xiàn)條代表值10-3 m2 s-1。
