第八届青年地学论坛

自挪威探险家弗里乔夫·南森120余年前在北极首次发现内波活动并命名为“死水现象”后，北极内波研究因观测匮乏而进展缓慢。近年来，随着全球变暖引起北极海冰覆盖快速衰退，遥感手段也不断探测到北极频繁内孤立波活动。低纬度内波主要受到地形动力驱动作用，而相比之下，北极的海冰环境则是一种独特的动力调制引子，但目前关于北极内波和海冰动力交互和热量传输过程的科学认识尚显不足。
本工作基于高分辨率MITgcm数值模式，模拟刻画了内孤立波在冰脊下的生成，演化及耗散过程，证实了冰脊是内孤立波生成，演化及耗散的一种重要调制因子。结果显示，正压潮流和冰脊作用能够激发包括一模态和二模态内孤立波在内的波列并向外传播。而在传播过程中，内孤立波还会和冰脊发生作用。在冰脊调制下，内孤立波首先发生失稳变形，然后裂变并衍生出若干一模态和二模态的次级波列，在这一过程中伴随着能量的传递和耗散。通过对内孤立波-冰脊相互作用过程中伴随的混合效应以及垂向热量输运的进一步量化，我们发现内孤立波的冰下调整过程能引起O(10^-3)W/kg量级的强烈混和，并驱动O(10)W/m量级的垂向热量输送，这会从一定程度上反馈影响到海冰的消融或生成速率。由于冰脊的尺寸各异，通过敏感性实验还发现冰下内孤立波调制过程引起的能量分配，混合以及热量输运和冰脊所能达到的最大深度密切相关。当冰脊所能达到的最大深度和层结最强的深度越接近，引起的混合和热量输运就会越强。因此，该工作关于北极海冰-内波相互作用动力过程的研究成果为北极上层海洋热量传输提供了一个潜在但之前被忽视的动力来源，也为传统潮汐-地形作用内波理论体系拓展了新的研究空间。
 

北冰洋,海洋内波,数值模拟