自然资源部海洋三所在内潮能量传输机制研究方面取得重要进展！

近日，自然资源部第三海洋研究所海洋动力学研究室在中国近海内潮能量串级传输机制研究领域取得重要突破。研究团队通过多个季节的现场观测，首次在东海陆架内区发现参数次谐波不稳定（PSI）过程的存在证据，并创新性提出了PSI过程能量转化效率指数，为陆架海内潮能量串级传输研究提供了关键量化指标。相关成果以“Observations of Internal Tides in the East China Sea around the Diurnal Critical Latitude”为题，发表于物理海洋学领域权威期刊《Journal of Physical Oceanography》（JCR一区）。

研究背景：

海洋内潮作为能量传递的关键载体，在多尺度海洋动力过程中扮演着重要角色。其能量串级与耗散机制一直是物理海洋学的核心科学问题。研究表明，内潮能量在从地形生成区向开阔海域传播时，主要通过非线性相互作用向小尺度波动传递并耗散。在众多非线性机制中，参数次谐波不稳定（PSI）过程因其高效的能量转化特性而备受关注。然而，数值模拟与现场观测对PSI过程能量耗散率的评估存在显著差异，这一矛盾长期制约着学界对其实际贡献的准确认知。

研究结论：

研究团队基于东海陆架日潮临界纬度（28.9°N）附近海区多季节海床基观测数据（图1a），取得以下重要发现：

1）内潮能量季节变化新特征：揭示东海陆架区全日与半日内潮动能均呈现夏季最强、冬季最弱的季节变化规律，其中，夏季全日频段内潮动能显著高于半日内潮（图1b），这一现象与该海区内潮的传统认知存在显著差异。

2）PSI过程内潮能量转化的季节依赖性：发现夏季东海陆架日潮临界纬度附近全日频段内潮能量主要由半日内潮通过PSI过程转化而来，然而该过程能量转化效率呈现明显的季节依赖性（图1c）——冬季最弱，春季增强，夏季达到峰值。

3）多动力因素联合调控机制：证实PSI过程同时受到背景流和背景涡度的联合调控（图2）。本研究创新性地提出了PSI能量转化效率指数Reff，该指数综合考量了涡旋诱导的有效近惯性（子波）频率迁移与背景流导致的半日（母波）内潮固有频率变化；当Reff≥1时，PSI过程内潮能量转化效率最高。

图1.（a）海床基观测位置（红色方框）；（b）内潮动能谱；（c）PSI能量转化效率

图2.（a）PSI能量转化率与全（半）日频段内潮流速时间序列；（b）背景流矢量；（c）PSI能量转化效率指数与背景涡度时间序列。

该成果以自然资源部第三海洋研究所为第一完成单位，海洋动力学研究室毕业研究生张瑞杰为本文第一作者，沈俊强副研究员为本文通讯作者。合作单位还包括厦门大学、中山大学、广州海洋地质调查局、南方海洋科学与工程广东省实验室。该研究得到国家自然科学基金（U24A20607, 42206002, 42206033, 42130406和41506014）、福建省自然科学基金（2024J01177）、福建省海洋物理与地质过程重点实验室开放基金（KLMPG-22-06）和海洋三所基本科研业务费（2022013 和2019018）等项目的联合资助。

• 信息来源：自然资源部海洋三所。

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