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作为太平洋最大的一个边缘海,南海的底地形变化剧烈,并伴有强潮流,因此是内孤立波的频发区。近年来,在南海北部大量的内孤立波现象被卫星遥感捕捉到,尤其在南海西北部海域。在此海域,除了观测到向岸传播的内孤立波还观测到向深海传播的内孤立波,然而其生成源地和生成机制尚不清楚。由于内孤立波对海水混合、营养物质输运以及海洋工程等都有显著的作用,因此研究其生成和传播有着重要的意义。 本文通过分析1998年南海季风实验期间在东沙群岛附近的锚定观测数据,计算了在内孤立波通过前后弗劳德数随深度的变化。结果表明,在内孤立波通过时,主温跃层附近局地弗劳德数迅速增大,并且流动变为超临界。弗劳德数在主温跃层达到最大,向上向下逐渐减小。同时,在内孤立波到达后弗劳德数恢复为小于1,流动在整个水体中为次临界。由于仅在上层海洋有观测的流速数据,我们引入了一个二维连续层结非线性模式用来研究弗劳德数在整个水体中随深度的变化。模式模拟的内孤立波流场与实测数据十分吻合。结果显示,即使在内孤立波通过时,也仅仅是上层水体中弗劳德数大于1,下层水体中弗劳德数始终小于1,并且弗劳德数大于1的时间也随深度变化。因此可以认为,一旦主温跃层处弗劳德数大于1,则表示有内孤立波通过。进一步,在实地观测内孤立波时,采样时间间隔最好不大于内孤立波周期的1/4. 基于相同的实测数据,我们也讨论了内孤立波通过时海水混合增强的时间和空间变化。结果表明,在内孤立波通过时,混合率迅速增大。时间平均的流速垂直剪切和KdV方程计算出的结果十分吻合,其在背景温跃层处有一个最小值。在上层水体中,当内孤立波达到时,最大的湍流耗散率和穿越等密度面的混合率可以增大三个量级;在内孤立波通过后,混合迅速减小到内孤立波到达前的量级。在上层水体中我们定义了两种类型的混合随深度变化:一种是在内孤立波即将到达或者即将离去时,在几个深度上混合增强;另一种混合仅在一个深度上增强。一般来说,混合率的最大值位于扰动温跃层上方10-50m处。并且,混合增强时,梯度理查森数小于1/4,说明剪切不稳定是混合增强的一个可能的机制。同时,混合增强也发生在弗劳德数约等于1的位置。 另外,应用完全非线性非静力的MITgcm模型,我们研究了南海西北部向深海传播的内孤立波的生成和演化过程。结果表明,中南半岛北部沿岸向深海传播的内孤立波主要产生于潮流和中南半岛北部沿岸弯曲的大陆坡之间的相互作用。在底地形的强迫下,所生成的内孤立波有明显的三维特征,其传播方向并不平行于驱动潮流方向,而是向东南方向传播,波峰线向南北方向扩展。此处的内孤立波是由混合山后波机制生成。能量分析表明,等深线的弯曲会造成能量的重新分布,在等深线凹陷处能量辐聚,在等深线凸起处能量辐散。因此在等深线凹陷处更容易生成内孤立波。当地形特征宽度的比值从小于1变为大于1时,所生成的内孤立波的波峰线从凹的圆弧形变为直线再变为凸的圆弧形。随着地形特征宽度比值的增大,内孤立波的振幅会减小,其传播方向与潮流方向的夹角会增大。在此海域,仅用K1分潮驱动所生成的内孤立波与M2分潮驱动所生成的波动振幅相当,并且其波峰线长度更长。