內(nèi)潮是海洋內(nèi)部一個重要動力因子，內(nèi)潮混合可驅動海洋內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)垂向輸送進而影響海洋生態(tài)系統(tǒng)，可調(diào)制深海層結狀態(tài)并影響子午翻轉環(huán)流維持變異。全球內(nèi)潮轉化功率約1 TW，其中西太平洋可貢獻0.5 TW，馬里亞納海域是內(nèi)潮已知熱點區(qū)域，但對內(nèi)潮認識僅局限在上層，而深海深淵區(qū)內(nèi)潮能量耗散分布如何？典型深海海脊-海溝-海盆如何調(diào)制內(nèi)潮生消？相關研究認識有助于理清深海/深淵極端環(huán)境下混合動力機制及其生態(tài)效應。
近日，中科院海洋環(huán)流與波動重點實驗室尹寶樹研究團隊通過構建高精度且萬米刻畫的數(shù)值模式，結合衛(wèi)星高度計和參數(shù)化估計，首次給出馬里亞納溝弧盆區(qū)內(nèi)潮三維能量傳播和耗散路徑，發(fā)現(xiàn)馬里亞納海脊是內(nèi)潮能量主要源地，內(nèi)潮可長距離輻射至深海海盆乃至深淵海溝，馬里亞納海溝起著內(nèi)潮能量匯的作用。
馬里亞納海域內(nèi)潮三維傳播路徑
馬里亞納海域已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)存在復雜生物物種和獨特生態(tài)系統(tǒng)，而在深海特別是深淵地帶，海洋生物遷移需要湍流而不是層流提供必要營養(yǎng)物質(zhì)和能量輸入。傳統(tǒng)觀點認為，深海深淵是平靜的海洋，而該研究發(fā)現(xiàn)，深淵區(qū)雖然內(nèi)潮能量較弱，但極弱層結的同時存在，即便微弱外部內(nèi)潮能量輸入也可導致深海劇烈擴散混合，是驅動深層水團遷移和極端生態(tài)環(huán)境演變不可忽視的動力來源。
馬里亞納溝弧盆斷面內(nèi)潮耗散率和混合率分布
本研究還發(fā)現(xiàn)，因為深海復雜溝弧盆地形的塑造，深海內(nèi)潮存在復雜干涉、共振、反射等動力過程，同時在垂向上存在多層垂向結構，該結構得到了參數(shù)化估計的佐證，但是跟目前大部分環(huán)流模式通用參數(shù)化方案中采用的垂向函數(shù)不同。該研究有助于我們深入理解深海/深淵區(qū)內(nèi)潮耗散混合分布及其對深海動力和生態(tài)環(huán)境的調(diào)制機制，以及有效改進現(xiàn)有模式更符合深海內(nèi)潮特點的參數(shù)化方案。
該成果近期發(fā)表于國際學術雜志Journal of Geophysical Research: Oceans，中科院海洋所趙晨博士研究生是第一作者，徐振華研究員為文章通訊作者。研究得到了中科院戰(zhàn)略性先導專項、國家自然科學基金重點項目、科技部重點研發(fā)專項等資助。
論文鏈接如下：
Zhao, C., Xu, Z., Robertson, R., Li, Q.,Wang, Y., & Yin, B. (2021). The three dimensional internal tide radiation and dissipation in the Mariana Arc-Trench system. Journal of Geophysical Research: Oceans, 126, e2020JC016502. https://doi.org/10.1029/
