范黎明，李家寧，孫 惠，楊慶軒

(中國海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院，山東 青島 266100)

南海北部是多種時空尺度海洋運(yùn)動的聚集地，例如無處不在的內(nèi)潮和隨處可見的中尺度渦[1-5]。內(nèi)潮是正壓潮與地形相互作用生成的具有天文潮頻率的內(nèi)波。對南海北部大陸架的觀測表明，第一模態(tài)內(nèi)潮的波長在秋季最大、冬季最小，全日內(nèi)潮最大波長為188.9 km，半日內(nèi)潮最大波長為62.7 km[6]。中尺度渦是海洋中局部位渦異常引起的動力過程，空間尺度一般為百公里量級，具有巨大的動能，能夠攜帶大量的熱量及營養(yǎng)鹽等物質(zhì)同時移動。內(nèi)潮和中尺度渦在南海北部頻繁出現(xiàn),且因其空間尺度相近，極易發(fā)生相互作用并伴隨能量轉(zhuǎn)移[7-8]。

基于現(xiàn)場觀測、衛(wèi)星遙感觀測以及數(shù)值模擬等手段，人們對內(nèi)潮與中尺度渦的相互作用開展了初步研究。Chavanne等[9]對夏威夷考艾海峽半日潮流進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)中尺度氣旋渦會使內(nèi)潮射線傳播至海表的時間相對無渦時期滯后5 h，因此即便在半日內(nèi)潮的生成源地附近，受中尺度過程的影響半日內(nèi)潮也可能與天文潮強(qiáng)迫不相干。Dunphy等[10]通過數(shù)值模式研究理想地形下中尺度渦對M2內(nèi)潮的影響，結(jié)果表明，內(nèi)潮的能通量在渦旋出現(xiàn)前后不發(fā)生明顯變化，但會在渦旋尾端出現(xiàn)增強(qiáng)或減弱的能量束；模態(tài)分解時發(fā)現(xiàn)第二、第三模態(tài)的內(nèi)潮會受到渦旋影響。Pickering等[7]利用現(xiàn)場觀測和數(shù)值模式的手段，以量化全日及半日內(nèi)潮鎖相部分所占比例的方式，研究了呂宋海峽內(nèi)黑潮入侵及中尺度過程對內(nèi)潮產(chǎn)生和傳播的影響。分析發(fā)現(xiàn)，黑潮入侵及中尺度過程會導(dǎo)致內(nèi)潮在東脊的鎖相部分所占比例大為降低(小于30%)。Huang等[11]利用一套“十字型”潛標(biāo)陣數(shù)據(jù)，研究了南海北部一對反向旋渦對半日內(nèi)潮的調(diào)制作用。結(jié)果表明，在東沙群島附近，絕大多數(shù)第一模態(tài)半日內(nèi)潮的能量被反氣旋渦折射到南海北部，使得南海北部內(nèi)孤立波明顯增多。另外，半日內(nèi)潮的能量可通過與中尺度渦的相互作用從第一模態(tài)向更高模態(tài)轉(zhuǎn)移。

上述工作初步探討了內(nèi)潮與中尺度過程的相互影響，對于二者相互作用的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。本文利用真實地形下較高時空分辨率數(shù)值模式針對南海北部的M2內(nèi)潮、中尺度渦進(jìn)行了模擬，并對二者相互作用過程開展了研究，探討了潛在的影響因素。

1 模式設(shè)置與計算方法

1.1 模式設(shè)置

本文使用的數(shù)值模式是MITgcm模式(MIT General Circulation Model)[12]，模擬區(qū)域為99°E～139°E，0°～30°N，涵蓋整個南海和西北太平洋部分海區(qū)(見圖1)?？臻g分辨率為0.08°，垂向分為46層，分辨率從表層的3 m一直遞增到底層的250 m。地形數(shù)據(jù)來自ETOPO1數(shù)據(jù)集，為了節(jié)約模式計算量，水深超過6 000 m的地形統(tǒng)一平滑成6 000 m。模式采用靜力近似模擬，初始場和開邊界強(qiáng)迫采用2001年的HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model)再分析日平均數(shù)據(jù)，大氣強(qiáng)迫使用2001年的JRA-25(Japanese 25-year Reanalysis)的6 h平均數(shù)據(jù)。模擬分為兩步：第一步先進(jìn)行環(huán)流模擬，時間為10年，得到南海環(huán)流結(jié)構(gòu)；第二步是將上一步模擬的結(jié)果作為初始場，使用TPXO7.2[13]模型數(shù)據(jù)在開邊界添加正壓潮強(qiáng)迫，并使用海綿邊界層，模式共模擬400 d，每小時輸出一次，考慮到內(nèi)潮穩(wěn)定所需時間(15～20 d)和濾波帶來的“邊界效應(yīng)”，最終選取模擬結(jié)果中360 d的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。模式的具體參數(shù)設(shè)置如下：底摩擦系數(shù)取0.002 5，水平和垂向的粘性系數(shù)分別為Ah=50 m2/s和A2=10-5m2/s，水平和垂向的擴(kuò)散系數(shù)分別為Kh=50 m2/s和Kz=10-5m2/s，時間步長均為200 s。

圖1 研究區(qū)域及地形分布

1.2 計算方法

模擬結(jié)果包含潮流和背景流等信息，因此先對模擬流速和海表面起伏進(jìn)行分段帶通濾波。針對半日潮流，參考Zhao等[14]將波段選為1.73～2.13 cpd(cycles per day)，得到半日潮流速u和潮致海表面起伏η；針對中尺度渦，選擇波段為4～100 d，剔除潮流的影響，得到中尺度渦流速和渦致海表面高度異常SLA(Sea level anomaly)。

1.2.1 內(nèi)潮能通量 使用斜壓潮流速和擾動壓強(qiáng)計算內(nèi)潮能通量：

(1)

式中:H為水深；η為潮致海表面起伏；〈·〉符號表示潮周期平均，本文取為2個潮周期。斜壓潮流速ubc是半日潮流速u和正壓潮流速ubt的差，其中正壓潮流速取為半日潮流速的垂向平均。擾動壓強(qiáng)p′的計算公式為：

(2)

1.2.2 正壓潮轉(zhuǎn)化率、耗散率和混合率 參照Mellor等[15]的方法，基于擾動密度和垂向正壓流速計算正壓潮轉(zhuǎn)化率：

(3)

上式中垂向正壓流速wbt的計算方法為：

(4)

假設(shè)研究區(qū)域內(nèi)的潮周期平均的內(nèi)潮能量密度不隨時間變化，并且內(nèi)潮能量的平流部分可忽略不計[1]，則深度積分的內(nèi)潮耗散率約等于內(nèi)潮能通量水平散度和正壓潮轉(zhuǎn)化率的差：

(5)

假定內(nèi)潮耗散的能量全部貢獻(xiàn)給跨密度面混合，結(jié)合Osborn[16]公式便可估算出深度平均的混合率。

2 模式結(jié)果驗證

2.1 環(huán)流驗證

選取環(huán)流模擬第10年的數(shù)據(jù)，計算得到年平均流場，再將其與SODA(Simple Ocean Data Assimilation)再分析數(shù)據(jù)2001年的年平均數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以15 m深度處的比較結(jié)果為例(見圖2)。模式結(jié)果表明，在121°E以東海域，黑潮沿菲律賓群島東側(cè)一路北上，然后從呂宋島北部進(jìn)入?yún)嗡魏{，入流的流速超過0.9 m/s，再由臺灣島南部流出，流出的最大流速在0.7 m/s附近，最后沿臺灣島東部北上，數(shù)值模擬與SODA再分析數(shù)據(jù)在黑潮流幅、呂宋海峽的入流和出流流速上有著良好的一致性，說明模式對背景環(huán)流場的模擬是合理的。

(黑色箭頭為模式結(jié)果，紅色箭頭為SODA數(shù)據(jù)。Black arrows are the model results and red arrows are the SODA data.)

2.2 溫鹽驗證

選取模式在120.75°E、18.5°N～20.5°N的溫鹽斷面(見圖3藍(lán)線位置)，與WOA13(World Ocean Database)氣候態(tài)年平均數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。在120.75°E斷面處，模擬的溫鹽結(jié)果和WOA13數(shù)據(jù)的大小和分布情況基本相符，該溫鹽分布與圖2中反映的呂宋海峽內(nèi)的黑潮流向滿足地轉(zhuǎn)平衡。結(jié)果說明模式能夠準(zhǔn)確地對背景溫鹽場進(jìn)行模擬。

(填色圖為模式結(jié)果，黑色等值線為WOA13數(shù)據(jù)，斷面位置見圖2藍(lán)線位置。Color shading represents the model result;Black contours represent the WOA13 data.The location of the section is shown in blue line in Fig.2.)

3 結(jié)果與討論

3.1 內(nèi)潮

通過相關(guān)公式，計算得到南海北部M2內(nèi)潮的能通量、正壓潮轉(zhuǎn)化率及內(nèi)潮耗散率等變量。因模擬時間涵蓋一年，以1和7月分別代表冬季和夏季進(jìn)行分析討論。從圖4看出，正壓潮轉(zhuǎn)化率在地形梯度大的地方容易出現(xiàn)極值，特別是呂宋海峽內(nèi)的雙海脊處，是正壓潮轉(zhuǎn)化率的高值區(qū)。通過區(qū)域能量積分計算，了解到1月(冬季)在呂宋海峽內(nèi)會生成12.2 GW，其中向西傳入南海4.2 GW，向東傳入西北太平洋3.0 GW，內(nèi)潮耗散的能量共有5.0 GW；7月(夏季)稍有不同，呂宋海峽內(nèi)潮生成的能量為11.6 GW，相較1月(冬季)減弱4.9%，傳入南海3.8 GW，比1月(冬季)減少9.5%，傳入西北太平洋2.5 GW，比1月(冬季)減少16.7%，內(nèi)潮耗散的能量和1月(冬季)基本相同，總體而言，M2內(nèi)潮冬季稍強(qiáng)于夏季。根據(jù)圖4可以判斷，M2內(nèi)潮的主要生成源在呂宋海峽內(nèi)，能通量的空間分布在1月(冬季)和7月(夏季)變化不大，其主要傳播形態(tài)基本一致。傳入南海的M2內(nèi)潮分為兩條分支，其一是西北分支，占能通量的絕大部分(1月占86.5%，7月占90.6%)；其二是西南分支，能量較少(1月占13.5%，7月占9.4%)，這與Zhao等[17]通過衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)得到的結(jié)果是一致的。在兩條分支的能量傳輸方面，在1月(冬季)，西北分支傳輸能量3.2 GW，西南分支傳輸能量0.5 GW；在7月(夏季)，由于源地生成量減少，西傳的兩條分支均變?nèi)?，西北分支傳輸?shù)哪芰孔優(yōu)?.9 GW，西南分支變?yōu)?.3 GW。

(填色圖是正壓潮轉(zhuǎn)化率，紅色箭頭表示沿弧線積分的能通量；CON表示正壓潮轉(zhuǎn)化的能量，DIS表示內(nèi)潮耗散的能量，East、West、South、North代表各邊界傳輸?shù)哪芡?，以上量值的單位除正壓潮轉(zhuǎn)化率外均為GW(109W)。Color shadingrepresents the internal tides conversion rate；Red arrows indicate the baroclinic energy flux integrated along the arcs.CON is the internal tides conversion energy, DIS is internal tides dissipation energy, East, West, South and North are the baroclinic energy flux integrated at four boundaries, respectively.The values are all in units of GW(109W)except for the internal tides conversion rate.)

在現(xiàn)場觀測方面，Tian等[18]基于連續(xù)站觀測數(shù)據(jù)，估算從呂宋海峽進(jìn)入南海的內(nèi)潮能通量共有10 GW，其中半日內(nèi)潮有5.4 GW，全日內(nèi)潮有4.6 GW。與此相比，本文模擬的結(jié)果略小。在數(shù)值模擬方面，Niwa等[1]利用POM模式，使用水平均勻的WOA溫鹽數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)潮模擬，結(jié)果顯示，M2內(nèi)潮在呂宋海峽內(nèi)有14 GW生成，傳入南海4.2 GW，傳入西北太平洋3.2 GW；李明杰[19]利用MITgcm模式，使用水平均勻的HYCOM同化數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)潮模擬，結(jié)果顯示，M2內(nèi)潮在呂宋海峽的局地生成量為13.2 GW，傳入南海3.8 GW，傳入西北太平洋2.5 GW；Xu等[20]利用ROMS模式，同樣使用水平均勻的WOA溫鹽數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)潮模擬，結(jié)果表明，內(nèi)潮西北分支傳輸4.1 GW，西南分支傳輸1.9 GW。與這些模擬結(jié)果相比，本文模擬的M2內(nèi)潮在呂宋海峽的生成量偏少(比Niwa等[1]少15.0%，比李明杰[19]少9.8%)，在西南分支的能量傳輸上與Xu等[20]存在較大差異，但傳入南海和西北太平洋的能量與前人結(jié)果基本接近，造成差異的原因可能是前人模擬內(nèi)潮時，均使用水平不變的溫鹽場，而本工作使用的是水平變化的溫鹽場。

由M2內(nèi)潮耗散引起的全深度平均混合率如圖5所示，冬、夏兩季混合率的空間分布基本相同，高值區(qū)分布在呂宋海峽的海脊附近、臺灣島西南部和南海北部陸架陸坡區(qū)，最大值量級為10-3m2/s?；诩?xì)尺度觀測，Tian等[18]和Yang等[21]發(fā)現(xiàn)南海北部的湍流混合達(dá)到10-3m2/s量級，與本文計算的量值接近。此外，混合率空間分布與Yang等[21]計算的500～1 500 m深度平均混合率空間分布基本相同，沿著M2內(nèi)潮西北分支的傳播方向，地形從陡峭海脊向平緩陸架過渡，混合率呈現(xiàn)先大后小、再增大的變化趨勢。Shang等[22]基于南?，F(xiàn)場觀測資料，也證實了呂宋海峽西部存在混合率高值區(qū)。引起混合率量級先后兩次達(dá)到10-3m2/s的過程有所區(qū)別。第一次是因為呂宋海峽內(nèi)的陡峭地形促進(jìn)內(nèi)潮的局地生成，其中大量高模態(tài)內(nèi)潮發(fā)生局地耗散，為混合提供巨大的能量來源。第二次增大是由于南海北部的陸架陸坡區(qū)對于M2內(nèi)潮而言，大部分屬于臨界或是超臨界地形，遠(yuǎn)處的低模態(tài)內(nèi)潮遇到臨界坡度時發(fā)生反射和散射，會產(chǎn)生垂向波數(shù)較高的內(nèi)波，而內(nèi)波的小尺度剪切令水體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，最終導(dǎo)致混合過程增強(qiáng)[23]；此外，在真實海洋中，內(nèi)潮在從深海盆地向大陸架傳播的過程中，由于水深變淺，非線性效應(yīng)增強(qiáng)，可演變?yōu)榫哂写笳穹?、?qiáng)流速的內(nèi)孤立波，其強(qiáng)剪切可極大地促進(jìn)上層混合[24]。

(混合率小于3×10-5 m2/s的區(qū)域涂白。Diffusivity less than 3×10-5 m2/s is painted white instead.)

3.2 中尺度渦

采用Faghmous等[25]的渦旋自動識別與跟蹤方法，對模擬的中尺度渦進(jìn)行判斷和追蹤，識別方法是通過對SLA極值點(diǎn)的判斷來確定渦旋的中心位置，從渦旋中心出發(fā)至最外緣SLA閉合等值線的距離記作渦旋半徑。

從圖6的統(tǒng)計結(jié)果可知，16個渦旋中暖渦和冷渦各占一半，存活周期從21～66 d不等，冷渦的平均存活周期(40 d)比暖渦的(31 d)長。與Chen等[5]的結(jié)果相比，模擬的渦旋個數(shù)明顯少于衛(wèi)星觀測統(tǒng)計的48個(年平均數(shù))，而且渦旋平均存活周期也小于衛(wèi)星觀測統(tǒng)計的62 d。文中模擬的中尺度渦在個數(shù)和存活周期與他人的研究結(jié)果存在較大差別可能有幾方面原因：第一，HYCOM數(shù)據(jù)本身可能與真實海洋的實際流場、溫鹽分布等差別較大，并且模式?jīng)]有使用數(shù)據(jù)同化進(jìn)行模擬修正，進(jìn)而對中尺度渦的模擬造成影響；第二，大氣強(qiáng)迫數(shù)據(jù)的空間分辨率較粗(1.125°×1.121 3°)，不能十分準(zhǔn)確地反映風(fēng)場及熱通量對上層海洋的作用，從而影響中尺度渦的模擬；第三，未使用海表大氣壓強(qiáng)的強(qiáng)迫，造成部分低頻信號的損失，而低頻信號可能對中尺度渦的產(chǎn)生和傳播存在一定影響；第四，由于模擬時間較短，無法用瞬時的海表高度減去其氣候態(tài)平均計算SLA，進(jìn)而給中尺度渦的識別算法帶來影響，最終讓模擬的中尺度渦在個數(shù)和存活周期與前人結(jié)果存在差異。

(柱狀圖上的數(shù)字對應(yīng)渦旋出現(xiàn)的模擬天數(shù)。The number above the histogram corresponds to days that the eddy appears.)

圖7展示通過渦旋自動識別和跟蹤方法得到的9號冷渦。圖7(a)是9號冷渦的運(yùn)動軌跡，當(dāng)冷渦出現(xiàn)時，渦旋中心附近的海表異常值明顯減小，極小值達(dá)到-17 cm，渦旋半徑為120 km；圖7(b)是對應(yīng)的三維流速場，雖然渦旋的流速從上至下一直減小，但始終保持氣旋式結(jié)構(gòu)，渦旋中心在垂直方向出現(xiàn)明顯傾斜，主要朝西南方向傾斜。關(guān)于中尺度渦的傾斜方向，Zhang等[26]通過觀測資料，認(rèn)為南海北部的中尺度渦自上而下向西南方向傾斜主要是“地形β效應(yīng)”對中尺度渦運(yùn)動過程中的“牽引”作用導(dǎo)致，與地形坡度的方向有關(guān)。從圖7(b)可以看出，9號冷渦所處的地理位置，有利于垂向結(jié)構(gòu)的西向傾斜，這也進(jìn)一步驗證了模擬的中尺度渦的結(jié)構(gòu)特征是可靠的。

((a)的填色圖是海表面高度異常，藍(lán)色曲線為渦旋運(yùn)動軌跡，綠色圓圈是中尺度渦的半徑，黃色五角星代表渦旋的中心位置；(b)的綠線表示100 m層渦旋中心的垂直位置，紅線表示每一層渦旋中心的實際位置，藍(lán)線是偏移距離。(a)Color shading is the anomaly of sea surface height; Blue curve represents the trajectory of mesoscale eddy No.9; Green circle is the radius of the mesoscaleeddy; Yellow pentagram represents the position of the eddy center.(b)Green line indicates the vertical position of the eddy center at 100 m; Red line indicates the actual position of the eddy center at different depths; Blue line is the offset distance.)

3.3 M2內(nèi)潮與中尺度渦相互作用

鑒于M2內(nèi)潮的能量集中在呂宋海峽西側(cè)、南海東北部，因此將研究區(qū)域選在114°E～122°E，18°N～22.5°N。本文選取截面對模擬結(jié)果進(jìn)行分析討論，截面共分為6個站點(diǎn)，從南向北依次命名為S1～S6，具體的分布情況見圖8。

(曲線表示渦旋的運(yùn)動軌跡，藍(lán)色為冷渦，紅色為暖渦。Curve represents the trajectory of the eddy.Blue represents cold eddy and red represents warm eddy.)

結(jié)合圖9和10可知，中尺度渦出現(xiàn)的時候，內(nèi)潮非鎖相能通量大小和水平動能往往會發(fā)生變化。冷渦方面，當(dāng)9號冷渦出現(xiàn)時，在S1站點(diǎn)可以看到內(nèi)潮非鎖相能通量大小增加到2.7 kW/m，水平動能增大到1.0 kJ/m2；當(dāng)16號冷渦出現(xiàn)時，從S3～S6站點(diǎn)能清晰地看到內(nèi)潮非鎖相部分的變化，能通量大小在4個站點(diǎn)依次增加為2.9、6.3、7.6和5.5，水平動能依次增大為0.9、2.0、3.1和3.2 kJ/m2。通過底部的藍(lán)色線段可知，內(nèi)潮非鎖相部分發(fā)生變化時，多為冷渦在各站點(diǎn)出現(xiàn)的時段，二者時間基本匹配。暖渦方面，僅發(fā)現(xiàn)渦動能最大的2號暖渦靠近站點(diǎn)時，內(nèi)潮非鎖相部分發(fā)生增強(qiáng)，在S5和S6站點(diǎn)，能通量大小分別增加到3.9和2.1 kW/m，水平動能分別增大到1.6和1.3 kJ/m2，但該增強(qiáng)趨勢沒有16號冷渦出現(xiàn)時段明顯；3號暖渦和4號暖渦出現(xiàn)時段，內(nèi)潮非鎖相部分并未出現(xiàn)顯著的增強(qiáng)過程。綜上可知，相較于暖渦，冷渦和內(nèi)潮非鎖相部分的能通量大小及水平動能具有更高的相關(guān)性。

((a)-(f)對應(yīng)S1-S6站點(diǎn)，藍(lán)色曲線表示各站點(diǎn)深度積分的渦動能，紅色曲線表示各站點(diǎn)深度積分的內(nèi)潮非鎖相部分的能通量大小，底部線段表示站點(diǎn)處在渦旋的影響范圍內(nèi)，藍(lán)(紅)色表示冷(暖)渦，線段的數(shù)字為渦旋編號。(a)-(f)correspond to S1-S6 stations; Blue curve indicates depth-integrated eddy kinetic energy at each station; Red curve represents depth-integrated baroclinic energy flux(incoherent component).Line at the bottom indicates that station is affected by eddy; Blue(red)line indicates the cold(warm)eddy; The number of line is the eddy number.)

為了進(jìn)一步探討中尺度渦在內(nèi)潮傳播過程中的影響，采用Park等[27]的二維線性射線追蹤模型，對呂宋海峽生成的M2內(nèi)潮進(jìn)行傳播追蹤，該模型通過求解Taylor-Goldstein方程，獲得內(nèi)潮第一模態(tài)的相速度。假定相速度在短時間內(nèi)不變，對傳播距離進(jìn)行時間積分，最終得到內(nèi)潮的傳播路徑。為了突顯中尺度渦對內(nèi)潮傳播的影響，計算相速度時，分成兩種情況：一種是只考慮浮頻率，另一種是同時考慮浮頻率和背景流。當(dāng)不考慮背景流時，內(nèi)潮隨著傳播距離的增加，鋒面覆蓋的區(qū)域越來越寬，但鋒面基本保持一條直線；當(dāng)考慮背景流時，鋒面覆蓋區(qū)域在中尺度渦的影響范圍內(nèi)逐漸變窄，在冷渦逆時針流場作用下，北部的內(nèi)潮相速度與渦旋同向得到加速，南部的內(nèi)潮相速度與渦旋反向受阻減速，中部的內(nèi)潮相速度受到渦旋的影響最小，最終造成鋒面由西南-東北向變?yōu)槟?北向，并且朝渦旋中心處彎曲，內(nèi)潮的傳播方向發(fā)生改變(見圖11)。該結(jié)果表明，當(dāng)內(nèi)潮在傳播過程中遇到逆時針旋轉(zhuǎn)的冷渦時，鋒面會發(fā)生偏移，并向渦旋中心凹陷，致使傳播射線向中尺度渦的中心匯聚，這較好解釋了為何冷渦出現(xiàn)時內(nèi)潮的非鎖相部分顯著增強(qiáng)。

表1 內(nèi)潮能通量在渦旋出現(xiàn)時的增長率

(紅色曲線表示各站點(diǎn)深度積分的內(nèi)潮非鎖相部分的水平動能大小，其余和圖9相同。Red curve indicates the depth-integrated internal tides horizontal kinetic energy(incoherent component)at each station.The others are the same as in Fig.9.)

(藍(lán)色網(wǎng)格表示只考慮浮頻率的情況，紅色網(wǎng)格表示同時考慮浮頻率和背景流的情況，鋒面每隔2小時繪制一次，背景流場是模式第331天的表層流場。Blue grid indicates only the buoyancy frequency; Red grid indicates both the buoyancy frequency and background currents.Wave fronts are drawn every 2 hours.The background field is the surface currents field on the 331th day of model.)

((a)-(f)對應(yīng)S1-S6站點(diǎn)，紅、藍(lán)、綠、黃色曲線分別表示第二至第五模態(tài)。(a)-(f)correspond to S1-S6 stations; Red curve indicates mode-2; Blue curve indicates mode-3; Green curve indicates mode-4; Yellow curve indicates mode-5.)

4 結(jié)論

通過對模式模擬結(jié)果的計算及分析，得到以下四點(diǎn)結(jié)論。

(1)南海北部的M2內(nèi)潮在冬季稍強(qiáng)于夏季，其中呂宋海峽內(nèi)潮的局地生成量冬季比夏季要強(qiáng)5.5%，向南海傳輸?shù)哪芡慷颈认募緩?qiáng)12%，但是M2內(nèi)潮能通量的空間分布在冬夏兩季的差別不明顯。

(2)模式里識別出的中尺度渦在南海分布較為分散，其傳播方向會受到行星β效應(yīng)、“地形β效應(yīng)”、非線性等多種因素的影響，暖渦和冷渦的個數(shù)相當(dāng)，相對而言，冷渦的平均存活周期更長。

(3)M2內(nèi)潮和中尺度渦相互作用時，內(nèi)潮非鎖相能通量大小和水平動能會發(fā)生變化，特別當(dāng)M2內(nèi)潮與冷渦相遇時，非鎖相部分明顯增強(qiáng)，通過二維線性射線追蹤模型，了解到冷渦對內(nèi)潮的傳播射線有匯聚的效果，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)潮鋒面彎曲，因此會加強(qiáng)內(nèi)潮非鎖相部分的出現(xiàn)概率。

(4)當(dāng)M2內(nèi)潮與中尺度渦相互作用時，較高模態(tài)內(nèi)潮能通量會受到影響，可能是激發(fā)增強(qiáng)，可能是抑制減弱，或是沒有顯著影響，這說明內(nèi)潮和中尺度渦之間的能量交換過程較為復(fù)雜，需進(jìn)一步深入系統(tǒng)地研究。