近日，中国科学院海洋研究所于非研究团队基于长期连续全水深潜标观测，阐明了南海北部风生近惯性内波深层传播特征，进一步完善了风生近惯性内波对深层混合贡献的认识，成果发表在国际学术期刊《深海研究I》（Deep Sea Research Part I）。

近惯性内波是海洋内部频率接近于惯性频率的一种波动，占据了内波谱中约一半的能量，并存在强的垂向剪切，对维持海洋层结、物质和能量输运具有重要意义。风是近惯性内波生成最重要的源，目前大量观测已表明风生近惯性内波是上层强混合的重要机制。尽管如此，由于缺少全水深的连续观测，对风生近惯性内波深层传播特征及其对深层混合的贡献尚未有明确的科学认识。

图1 台风和寒潮共同强迫的风生近惯性内波纬向流速(a)、经向流速(b)和WKB近似之后的近惯性流速(c、d)

基于全水深温、盐、流潜标观测（~2290 m水深），我们发现台风和寒潮联合生成的风生近惯性内波从海表向深层传播，深度超过1500 m（图1）。该近惯性内波具有相当大的垂直波长，垂向结构显示出较高的一致性特点，因此强垂直剪切和能量主要集中在垂直波长大于500 m尺度上。相对应地，深层传播风生近惯性内波具有更快的垂直群速度（平均为160 m/day），水平波长从上层600 km向深层逐渐递减至几十公里。此外，有趣的发现是由于流速垂向结构较高的一致性，近惯性动能并未随深度迅速衰减，在100–1500 m深度范围内的平均向下能量通量占混合层内风生近惯性能量通量的19–43%。

为了探究深层传播风生近惯性内波对深层剪切及混合的贡献，我们间接地利用GHP参数化方法分四层水体评估近惯性剪切与总剪切和混合的关系（图2）。结果表明，风生近惯性内波对深层总剪切增强具有重要的作用，显著强于全日和半日内潮的贡献（图2e），深度平均的总剪切和扩散率增强~270%和140%。因此，该工作促进了我们对深层传播风生近惯性内波特征及其对深海混合影响的认识。

图2 四层水体内深度平均的跨等密度面扩散率(a). 流速总垂直剪切(b). 深度小于500米水深内(D<500 m)各频率分量的近惯性流速、全日潮流速、半日潮流速垂直剪切(c). (d-f)与(c)相同，但是对应其他三层水深各剪切分量时间序列分布

论文第一作者为中国科学院海洋所博士后陈子飞，通讯作者为于非研究员，合作者包括中国科学院南海所研究员陈植武，中国科学院海洋所任强、刘兴传博士和南峰研究员等。该研究得到国家重点研发计划项目，国家自然科学青年基金，中国博士后面上项目和LTO开放基金等资助。

文章信息：

Chen, Zifei, Chen Zhiwu, Yu Fei, Ren Qiang et al., 2024: Deep propagation of wind-generated near-inertial waves in the Northern South China Sea. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 204, 104226. DOI: /10.1016/j.dsr.2023.104226

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967063723002650