近日，自然資源部第三海洋研究所海洋動(dòng)力學(xué)研究室在中國(guó)近海內(nèi)潮能量串級(jí)傳輸機(jī)制研究領(lǐng)域取得重要突破。研究團(tuán)隊(duì)通過多個(gè)季節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，首次在東海陸架內(nèi)區(qū)發(fā)現(xiàn)參數(shù)次諧波不穩(wěn)定（PSI）過程的存在證據(jù)，并創(chuàng)新性提出了PSI過程能量轉(zhuǎn)化效率指數(shù)，為陸架海內(nèi)潮能量串級(jí)傳輸研究提供了關(guān)鍵量化指標(biāo)。相關(guān)成果以“Observations of Internal Tides in the East China Sea around the Diurnal Critical Latitude”為題，發(fā)表于物理海洋學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Journal of Physical Oceanography》（JCR一區(qū)）。

研究背景：

海洋內(nèi)潮作為能量傳遞的關(guān)鍵載體，在多尺度海洋動(dòng)力過程中扮演著重要角色。其能量串級(jí)與耗散機(jī)制一直是物理海洋學(xué)的核心科學(xué)問題。研究表明，內(nèi)潮能量在從地形生成區(qū)向開闊海域傳播時(shí)，主要通過非線性相互作用向小尺度波動(dòng)傳遞并耗散。在眾多非線性機(jī)制中，參數(shù)次諧波不穩(wěn)定（PSI）過程因其高效的能量轉(zhuǎn)化特性而備受關(guān)注。然而，數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)對(duì)PSI過程能量耗散率的評(píng)估存在顯著差異，這一矛盾長(zhǎng)期制約著學(xué)界對(duì)其實(shí)際貢獻(xiàn)的準(zhǔn)確認(rèn)知。

研究結(jié)論：

研究團(tuán)隊(duì)基于東海陸架日潮臨界緯度（28.9°N）附近海區(qū)多季節(jié)海床基觀測(cè)數(shù)據(jù)（圖1a），取得以下重要發(fā)現(xiàn)：

1）內(nèi)潮能量季節(jié)變化新特征：揭示東海陸架區(qū)全日與半日內(nèi)潮動(dòng)能均呈現(xiàn)夏季最強(qiáng)、冬季最弱的季節(jié)變化規(guī)律，其中，夏季全日頻段內(nèi)潮動(dòng)能顯著高于半日內(nèi)潮（圖1b），這一現(xiàn)象與該海區(qū)內(nèi)潮的傳統(tǒng)認(rèn)知存在顯著差異。

2）PSI過程內(nèi)潮能量轉(zhuǎn)化的季節(jié)依賴性：發(fā)現(xiàn)夏季東海陸架日潮臨界緯度附近全日頻段內(nèi)潮能量主要由半日內(nèi)潮通過PSI過程轉(zhuǎn)化而來，然而該過程能量轉(zhuǎn)化效率呈現(xiàn)明顯的季節(jié)依賴性（圖1c）——冬季最弱，春季增強(qiáng)，夏季達(dá)到峰值。

3）多動(dòng)力因素聯(lián)合調(diào)控機(jī)制：證實(shí)PSI過程同時(shí)受到背景流和背景渦度的聯(lián)合調(diào)控（圖2）。本研究創(chuàng)新性地提出了PSI能量轉(zhuǎn)化效率指數(shù)Reff，該指數(shù)綜合考量了渦旋誘導(dǎo)的有效近慣性（子波）頻率遷移與背景流導(dǎo)致的半日（母波）內(nèi)潮固有頻率變化；當(dāng)Reff≥1時(shí)，PSI過程內(nèi)潮能量轉(zhuǎn)化效率最高。

圖1.（a）海床基觀測(cè)位置（紅色方框）；（b）內(nèi)潮動(dòng)能譜；（c）PSI能量轉(zhuǎn)化效率

圖2.（a）PSI能量轉(zhuǎn)化率與全（半）日頻段內(nèi)潮流速時(shí)間序列；（b）背景流矢量；（c）PSI能量轉(zhuǎn)化效率指數(shù)與背景渦度時(shí)間序列。

該成果以自然資源部第三海洋研究所為第一完成單位，海洋動(dòng)力學(xué)研究室畢業(yè)研究生張瑞杰為本文第一作者，沈俊強(qiáng)副研究員為本文通訊作者。合作單位還包括廈門大學(xué)、中山大學(xué)、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（U24A20607, 42206002, 42206033, 42130406和41506014）、福建省自然科學(xué)基金（2024J01177）、福建省海洋物理與地質(zhì)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（KLMPG-22-06）和海洋三所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（2022013 和2019018）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

• 信息來源：自然資源部海洋三所。

  轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明信息來源及海洋知圈編排。