南海北部相干内潮和非相干内潮演变特征

翟荣伟，陈桂英，尚晓东

(1.中国科学院南海海洋研究所 热带海洋环境国家重点实验室，广东 广州 510301；2.中国科学院大学，北京 100049)

南海北部相干内潮和非相干内潮演变特征

翟荣伟1，2，陈桂英1*，尚晓东1

(1.中国科学院南海海洋研究所 热带海洋环境国家重点实验室，广东 广州 510301；2.中国科学院大学，北京 100049)

通过南海北部跨越陆坡和陆架区的3套潜标数据，对全日和半日相干、非相干内潮的动能变化特征进行了研究。研究表明，全日内潮沿陆坡区向陆架区传播的过程中，在陆坡区主要以全日相干内潮生成为主，平均动能生成率为2.32 J/(m3·s)；在陆架区以全日相干内潮耗散为主，平均动能耗散率为0.44 J/(m3·s)。全日非相干内潮动能在陆坡和陆架区均增长，平均动能生成率分别为0.39 J/(m3·s)和0.03 J/(m3·s)。全日与半日相干内潮动能在陆坡和陆架区的表现不同，陆坡区的全日相干内潮动能明显大于陆架区的全日相干内潮动能，而半日相干内潮动能在陆坡和陆架区没有明显差别；陆架区的全日和半日非相干内潮动能要大于陆坡区的全日和半日非相干内潮动能。

南海北部；相干内潮；非相干内潮；内潮

1 引言

内潮是一种具有天文潮周期的海洋内波[1]，主要是由天文潮流经过陡峭的海底地形时受地形的强迫作用激发的[2-3]。由于来自西北太平洋的强大潮流与吕宋海峡复杂地形的相互作用，造成了南海北部是世界上最强的内潮区之一[4-5]，大量的数值模式结果和观测结果均表明南海北部的内潮来自于吕宋海峡[4-7]。内潮在吕宋海峡生成后，会以窄内潮束的形式传到南海北部，继而在东沙岛附近的陆坡区增强，最后演化成高频非线性内波(NIW)[8-9]。

南海北部的内潮一直是国内外研究的热点，近年来，南海北部的相干、非相干内潮特性的研究引起了较多的关注[10-11]，对相干内潮和非相干内潮的研究可以更好地揭示内潮的变化特征。相干内潮是指相位与天文潮保持一致的内潮[12]，非相干内潮主要是相位与天文潮不一致的内潮。非相干内潮可以显示非局地产生内潮的存在[13-14]，也有研究发现内潮在非源地会有更少的相干性[15]，非相干内潮的动能可以反映内潮和层结等背景状态的相互作用[16]。研究发现，当内潮从源地向外传播时，会因为周围层结改变或者经过中尺度涡而失去相干性，表现出非相干性[17]。通过利用南海东北部8个月的ADCP海流观测数据，Lee等[18]发现非相干内潮占到内潮总能量的3/4，此研究突出了非相干内潮的重要性。Xu等[11]发现在南海西北部，全日相干内潮占全日内潮能量的40%，但是半日相干内潮只占半日内潮能量的10%。通过数值模式模拟发现，在吕宋海峡西部，全日内潮的相干性要高于半日内潮[15]。观测结果发现，在吕宋海峡的西南部，半日相干内潮占半日内潮能量的63%，而全日相干内潮占全日内潮能量的77.8%[10]。所以，全日和半日内潮的相干性和非相干性具有地域特征。

在南海北部，大部分的研究利用单点的海流数据，研究全日和半日相干、非相干内潮的能量贡献。全日和半日相干、非相干内潮在陆坡和陆架区的传播特征及其相关的能量变化率则较少见报道。本文通过利用南海北部跨越陆坡和陆架区的3套潜标数据，对全日和半日相干、非相干内潮进行了研究，重点分析了陆坡和陆架区的全日相干和非相干内潮动能及其变化率的特征。

2 数据与方法

2.1 数据

我们在南海北部东沙岛附近跨越陆坡和陆架区布放了3套潜标，其观测站位A、B和C的具体位置见图1a。站位A和B位于陆坡区，站位C位于陆架区，它们的海底地形如图1b所示。站位A的潜标上放置了3个ADCP：在440 m布放了向上观测的WHLS75 kHz ADCP，在450 m布放了向下观测的WHLS75 kHz ADCP，在950 m布放了向下观测的WHS150 kHz ADCP。站位B的潜标上设有在500 m向上观测的WHLS75 kHz ADCP以及在520 m向下观测的WHLS75 kHz ADCP。站位C的潜标上设有在260 m向上观测的WHS150 kHz ADCP。3个站位ADCP的观测时间是从2014年8月1日至2014年9月26日，3个站位ADCP的其他详细观测信息见表1。利用SBE 911 Plus CTD在站位A、B和C测得了温度、盐度以及压力的垂直剖面信息，由此计算出3个站位的浮力频率和密度垂直剖面。

图1 站位A、B和C在南海北部的具体位置(a)以及站位A、B和C连线的海底地形(b)Fig.1 The mooring positions of sites A, B and C (red stars) in the South China Sea(a) and seafloor topography of sites A, B and C(b)

站位观测类型观测深度/m深度间隔/m时间间隔/s纬度经度A向上86～4061612020．737°N117．745°EA向上470～9181612020．737°N117．745°EA向下958～107889020．737°N117．745°EB向上105～4731612020．835°N117．560°EB向下551～7911612020．835°N117．560°EC向上65～24189021．558°N116．544°E

2.2 方法

2.2.1 模态分解

对于水深为H的海洋，且在已知垂直浮力频率剖面N(z)的情况下，垂直位移Фn(z)的模态结构和特征速度Cn可以通过以下方程确定[19]：

(1)

式中，Фn(0)=Фn(-H)=0是边界条件；Фn(z)是特征函数；Cn是特征速度[20]；n是模态数。模态对应的斜压速度u′(z,t)为：

(2)

(3)

式中，ω是内潮频率；f代表惯性频率。群速度代表能量传递的速度。

2.2.2 旋转波数谱

旋转谱分析是诊断水平流速随时间或深度旋转方向的一种谱分析方法，由Gonella[23]首次提出。旋转谱分析的基本理论如下[24]：

将流速矢量写成复数形式：

W(t)=u(t)+iv(t)，

(4a)

经过Fourier 变换后，u(t)和v(t)分别写成如下形式：

u(t)=a1cosσ1+b1sinσ1，

(4b)

v(t)=a2cosσ1+b2sinσ1.

(4c)

流速的椭圆方程可写成下式：

u(t)+iv(t)=W+eiθt+W-e-iθt,

(4d)

其中，

(4e)

(4f)

定义顺时针谱和逆时针谱分别为

(5a)

(5b)

式中，*表示共轭复数。流速垂向空间序列的旋转谱称之为旋转波数谱。

2.2.3 水平动能和动能变化率

水平动能(Horizontal Kinetic Energy, HKE)通过以下公式计算得到[15]：

(6)

式中，尖括号代表1个小时平均；ρ表示密度。

动能的变化率通过以下公式计算：

(7)

式中，EA和EB代表站位A和B的深度平均动能；EB-EA、tB-tA分别表示从站位A到站位B的动能和时间差；RAB代表站位A到站位B的动能变化率。站位B到站位C的动能变化率RBC也是类似的算法。

3 观测结果

3.1 调和分析结果

对站位A、B和C的斜压潮进行带通滤波处理，分离出全日内潮频率带(0.8～1.2 cpd)和半日内潮频率带(1.8～2.2 cpd)。为了研究站位A、B和C的全日内潮和半日内潮的特性，对站位A、B和C的全日内潮和半日内潮进行调和分析，3个站位全日内潮和半日内潮主要分潮潮流椭圆随深度的变化如图2和图3所示。

站位A、B和C的全日内潮的主要分潮是O1和K1，它们的潮流椭圆随深度的变化如图2所示。从图2中可以看出，站位A、B和C中K1的振幅都要比O1的振幅大，说明K1分潮占主导。站位A和B中，O1和K1的振幅都是在上层和底层较大。站位C中O1的振幅在上层较大，K1的振幅在140 m和底层较大。陆坡区(站位A和B)中K1和O1的振幅要远大于陆架区(站位C)中K1和O1的振幅，说明在陆架区K1和O1明显减弱。陆坡区的K1和O1主要是顺时针方向旋转，这和北半球自由传播内波的旋转方向一致[21]。陆架区的K1和O1在底层表现出更多的逆时针方向旋转，这是由于地形强迫作用，改变了自由传播的旋转方向特性。

图3为站位A、B和C的半日内潮主要分潮椭圆随深度的变化，从图中可以看出，站位A、B和C的M2振幅都要比S2振幅大，说明M2分潮占主导。站位A、B和C中M2和S2的振幅都呈现出上层最大的特征，M2和S2都是顺时针方向旋转。

3.2 全日相干和非相干内潮

对站位A、B和C的全日内潮进行调和分析的结果即为全日相干内潮，用全日内潮减去全日相干内潮即为全日非相干内潮，半日相干内潮和半日非相干内潮也是用同样的方法得到[25]。

图2 站位A、B和C全日内潮的主要分潮潮流椭圆Fig.2 Diurnal baroclinic tidal current ellipses (O1 and K1) in sites A, B and C

图3 站位A、B和C半日内潮的主要分潮潮流椭圆Fig.3 Semidiurnal baroclinic tidal current ellipses (M2 and S2) in sites A, B and C

为了研究站位A、B和C的全日相干内潮速度在时间和空间上的特征，图4给出了站位A、B和C的全日相干内潮速度u的时空分布。从图4a和4b可以看出，站位A和B的全日相干内潮速度u呈现出上层和底层大的特征，这与图2中调和分析的结果一致。站位A和B的全日相干内潮速度u在上层和底层都有14 d的大小潮周期。图4a显示站位A的全日相干内潮速度相位向上传播，能量向下传。站位B的全日相干内潮速度u相位向下传播，能量向上传(图4b)。站位C的全日相干内潮速度u相位既向上传播，也向下传播(图4c)。陆坡区的全日相干内潮速度u要明显大于陆架区的全日相干内潮速度u，这与上文中潮流椭圆的分析一致(图2)。

图4 站位A、B和C的全日相干内潮速度u的时空分布Fig.4 Depth-time maps of diurnal coherent west-east velocity in sites A, B and C

利用式(5a)和式(5b)算出站位A、B和C全日相干内潮流速时间平均的垂向波数谱，其中垂向波数谱的顺时针和逆时针分量分别代表向下和向上传播的能量[23]。图5a显示，站位A全日相干内潮速度的垂向波长大于128 m时(波数<0.007 8 cpm)，顺时针谱值明显大于逆时针谱值，说明大尺度全日相干内潮能量主要是垂直向下传播的。当垂向波长小于128 m时，上传和下传能量大致相等。站位B全日相干内潮速度的垂向波长大于66 m时，逆时针谱值明显大于顺时针谱值，这说明全日相干内潮能量主要是垂直向上传播的(图5b)。图5c显示，站位C全日相干内潮速度的垂向波长大于43 m时，顺时针谱值大于逆时针谱值，说明大尺度全日相干内潮能量主要是垂直向下传播的；而波长小于43 m，上传和下传能量大致相等。从以上分析可知，站位A和C的全日相干内潮能量以向下传为主，而站位B的全日相干内潮能量以向上传为主，这与图4的分析结果基本一致。

图5 站位A、B和C全日相干内潮流速时间平均的垂向波数谱Fig.5 Time-average wavenumber spectra of diurnal coherent velocity in sites A, B and C

通过模态分解方法，算出站位A、B和C全日相干内潮流速的第一、二和三斜压模态流速，并求得深度平均的站位A、B和C全日相干内潮流速的第一、二和三斜压模态动能，如图6所示。从图6a可知，站位A的全日相干内潮是以第一斜压模态为主，同时可以发现第三斜压模态动能要大于第二斜压模态。站位B的全日相干内潮则以第二斜压模态为主，第二斜压模态的动能要远远大于第一和第三模态斜压动能(图6b)。而图6c显示站位C的全日相干内潮是以第三斜压模态为主，第一和第二斜压模态动能相当。由以上分析可知，陆架区(站位C)的全日相干内潮是高模态占主导，而陆坡区(站位A和B)的全日相干内潮是低模态占主导。

图6 站位A、B和C全日相干内潮速度模态动能的深度平均，图中动能值是24 h时间平均的结果Fig.6 Depth-averaged modal horizontal kinetic energy of diurnal coherent velocity in sites A, B and C, the kinetic energy values in the diagram are the results of averaged over a 24-hour period

图7 站位A、B和C的全日非相干内潮速度u的时空分布Fig.7 Depth-time maps of diurnal incoherent west-east velocity in sites A, B and C

图8 站位A、B和C的全日正压动能和全日斜压动能(深度平均)，图中动能值是24 h时间平均的结果Fig.8 Depth-averaged diurnal horizontal kinetic energy (red line) and diurnal barotropic horizontal kinetic energy (blue line) in sites A,B and C, the kinetic energy values in the diagram are the results of averaged over a 24-hour period

图9 站位A和B的深度平均全日内潮动能密度Fig.9 Depth-averaged diurnal horizontal kinetic energy density of sites A and B

图10 全日相干(a)、非相干(b)内潮动能变化率及其整个时间段平均(c)，其中a和b是24 h时间平均的结果Fig.10 Changing rates of diurnal coherent (a) and incoherent (b) horizontal kinetic energy from site A to site B (blue line) and site B to site C (red line) and their time average (c), the kinetic energy values in the a and b are the results of averaged over a 24-hour period

图7为站位A、B、C的全日非相干内潮速度u的时空分布，从图7中可以看出，站位A、B、C的大部分时间段全日非相干内潮速度u相位向上传播，能量向下传。但站位A也有一部分的全日非相干内潮速度u相位向下传，能量向上传(见图7a中蓝框)。从图7a可以看出，站位A的全日非相干内潮速度u主要是在400 m以浅较大。通过对站位A、B、C全日非相干内潮速度的时间平均垂向波数谱分析可知，站位A、B、C的全日非相干内潮速度在大部分的垂向尺度上都是能量向下传播，这与图7的分析一致。站位A、B、C的全日非相干内潮斜压模态动能显示，站位A和站位C的全日非相干内潮以第三斜压模态为主，而站位B的全日非相干内潮以第二斜压模态为主。

图8为站位A、B、C的全日正压动能和全日斜压动能(深度平均)对比图，从中可以看出，站位A、B、C的全日正压动能和全日斜压动能(深度平均)存在相位差，说明站位A、B、C的全日内潮的大部分能量是非局地产生的。刘倩[26]利用本文相同的数据，计算了站位A、B、C的全日和半日内潮带的能通量矢量，发现站位A和B的时间平均全日内潮能通量都是向北偏西45°方向传播，几乎和站位A、B和C的方向(北偏西42°)一致。说明全日内潮是从站位A传到站位B，再传到站位C。半日内潮主要是向西传播，即半日波束从站位A向西传播，并不向站位B传播。因此，下文中将重点分析陆坡区(从站位A传播到站位B)和陆架区(从站位B传播到站位C)的全日相干和非相干内潮动能的变化率。

利用式(3)算出站位A全日内潮第一模态的群速度为1.67 m/s以及站位B全日内潮第一模态的群速度为1.15 m/s，站位A和站位B相距22.13 km，站位B和站位C相距132.35 km。由此可算出站位A到站位B的传播时间为tB-tA=3.66 h，这与图9中站位A和B的深度平均全日内潮动能的相位差一致。站位B到站位C的传播时间为tC-tB=31.98 h，由于站位C的深度平均全日内潮动能并不具有14 d的周期，因此不便把站位B和C的深度平均全日内潮动能的相位进行比较。再利用式(7)算出陆坡区(从站位A传播到站位B)的全日相干内潮动能变化率RAB(图10a中蓝线)，以及陆架区(从站位B传播到站位C)的全日相干内潮动能变化率RBC(图10a中红线)。从图10a中可以看出，蓝线大部分时间对应的值都大于0，说明陆坡区的全日相干内潮动能以生成为主，陆坡区的全日相干内潮动能生成率极大值达到7.28 J/(m3·s)。而图10a中红线大部分时间对应的值都小于0，表明陆架区的全日相干内潮动能被耗散，陆架区的全日相干内潮动能耗散率极大值达到1.32 J/(m3·s)。图10a中蓝线和红线有明显的14 d周期，但两者存在1 d的相位差，这和陆坡和陆架区的1 d传播时间差一致。

同样，利用式(7)算出陆坡区(从站位A到站位B)的全日非相干内潮动能变化率(图10b中蓝线)，以及陆架区(从站位B到站位C)的全日非相干内潮动能变化率(图10b中红线)。从图10b中可以看出，蓝线和红线大部分时间对应的值都大于0，说明全日非相干内潮动能在陆坡和陆架区都以生成为主，陆坡区的全日非相干内潮动能生成率极大值达到1.09 J/(m3·s)，陆架区的全日非相干内潮动能生成率极大值达到0.34 J/(m3·s)。

为了比较陆坡区(从站位A到站位B)和陆架区(从站位B到站位C)的全日相干和非相干内潮动能变化率的量级，图10c显示的是陆坡和陆架区的全日相干和非相干内潮动能变化率的时间平均。从图10c中可以看出，陆坡区的全日相干内潮动能生成率为2.32 J/(m3·s)，陆架区的全日相干内潮动能耗散率为0.44 J/(m3·s)，这表明全日相干内潮动能主要是在陆坡区生成，在陆架区耗散。陆坡区的全日非相干内潮动能生成率为0.39 J/(m3·s)，陆架区全日非相干内潮动能生成率为0.03 J/(m3·s)，这说明全日非相干内潮动能在陆坡和陆架区都有增强。在陆坡区，全日相干内潮动能生成率要大于全日非相干内潮动能生成率，表明全日相干内潮生成主导陆坡区全日内潮生成。同样，在陆架区，全日相干内潮动能耗散率要大于全日非相干内潮动能生成率，这个观测结果进一步表明全日相干内潮耗散主导陆架区全日内潮耗散。

为了研究站位A、B和C全日相干和非相干内潮动能的时间变化特征，图11显示了站位A、B、C全日相干和非相干内潮动能的深度平均。从图11a可以看出陆坡区(站位A和B)的全日相干内潮动能要大于陆架区(站位C)的全日相干内潮动能。图10a的分析显示站位A到站位B的全日相干内潮动能变化率大于0，与之对应的是图11a中站位B的全日相干内潮动能大于站位A；而站位B到站位C的全日相干内潮动能变化率小于0，在图11a中表现为站位B的全日相干内潮动能大于站位C。图11a中站位B的全日相干内潮动能大于站位A，这可能是由于站位A的全日相干内潮动能在向下传的过程中在底层与地形发生作用耗散掉一部分能量(图5a)，而站位B的全日相干内潮动能主要是向上传，能量耗散较少(图5b)。图11a中站位A和站位B呈现出相同的变化特征，两者都有14 d的周期，但两者的峰值相位并不是相差4 h，而是存在1 d的相位延迟或超前，这是因为动能是24 h时间平均，分辨率降低导致的。图10b的分析显示站位A到站位B以及站位B到站位C的全日非相干内潮动能变化率都小于0，在图11b中表现为站位B的全日非相干内潮动能大于站位A以及站位C的全日非相干内潮动能大于站位B。而图11b显示，陆架区(站位C)的全日非相干内潮动能要大于陆坡区(站位A和B)的全日非相干内潮动能。由此说明与陆坡区的全日内潮相比，陆架区的全日内潮有更多的能量与地形发生非线性相互作用，这是由陆架区的地形造成的，在讨论中会有进一步的说明。

图11 站位A、B和C的全日相干内潮动能(a)和全日非相干内潮动能(b)的深度平均，图中动能值是24 h时间平均的结果Fig.11 Depth-averaged diurnal coherent (a) and incoherent (b) horizontal kinetic energy in sites A, B and C, the kinetic energy values in the diagram are the results of averaged over a 24-hour period

3.3 半日相干和非相干内潮分析结果

为了研究站位A、B和C半日相干和非相干内潮速度的时间和空间分布特征，图12和图13给出了站位A、B和C半日相干和非相干内潮速度u的时空分布图。图12a～c显示站位A、B和C半日相干内潮速度u的时空分布比较一致，大值都集中在上层。站位A和B的半日非相干内潮速度u分布较为复杂(图13a和13b)，而从图13c可以看出，站位C的半日非相干内潮速度u在上层和底层较大。

为了研究站位A、B和C半日相干和非相干内潮动能的时间变化特征，图14展示了站位A、B和C半日相干和非相干内潮动能的深度平均。从图14a可以看出，3条线大小无明显差异，说明陆坡区(站位A和B)和陆架区(站位C)的半日相干内潮动能没有明显的差别。图14b中黑线要明显大于蓝线和红线，意味着陆架区(站位C)的半日非相干内潮动能要大于陆坡区(站位A和B)的半日非相干内潮动能。

图12 站位A、B和C半日相干内潮速度u的时空分布Fig.12 Depth-time maps of semidiurnal coherent west-east velocity in sites A, B and C

图13 站位A、B和C半日非相干内潮速度u的时空分布Fig.13 Depth-time maps of semidiurnal incoherent west-east velocity in sites A, B and C

图14 站位A、B和C的半日相干内潮动能(a)和半日非相干内潮动能(b)的深度平均Fig.14 Depth-averaged semidiurnal coherent (a) and incoherent (b) horizontal kinetic energy in sites A, B and C图中动能值是24 h时间平均的结果The kinetic energy values in the diagram are averaged over a 24-hour period

4 讨论

全日内潮从站位A传到站位B再传到站位C的过程中，站位A、B和C的地形陡峭程度会影响全日内潮在传播过程中和地形的相互作用，判别地形陡峭程度的参数为地形坡度与内潮波特征线坡度的比值[27-28]。假设地形坡度为s，内潮波特征线坡度为α，地形坡度和内潮波特征线坡度的比值ε如下：

(8)

式中，N为底边界处浮力频率，ω为潮频率，f为惯性频率。

当ε<1、ε=1以及ε>1时，我们分别称此时的地形为亚临界地形、临界地形和超临界地形。临界地形是耗散的最强地形[28]。内潮传播到亚临界地形后，内潮会发生散射并携带大部分能量继续传播。而内潮传播到超临界地形后，大部分内潮的能量被反射回深海[29]。

利用式(8)，可以算出站位A、B和C的地形坡度和全日内潮波特征线坡度的比值分别为1.219 9、1.809 3和1.084 8，站位A、B和C的地形坡度和半日内潮波特征线坡度的比值分别为0.608 5、0.285 5和0.556 8。由此可知对于全日内潮，站位A和B是超临界地形，站位C接近临界地形；对于半日内潮，站位A、B和C都是亚临界地形，这与其他学者的结果一致[29-30]。对于全日相干内潮，由于站位A和B对于全日内潮是超临界地形，陆坡区的大部分全日相干内潮能量会反射回深海，继而在深海与地形发生相互作用进行耗散，因此陆坡区的全日相干内潮动能要大于陆架区的全日相干内潮动能。陆坡区的小部分全日内潮能量会传到陆架区(站位C)后，由于陆架区对于全日内潮是临界地形，这会导致全日相干内潮动能耗散。另外，全日内潮从陆坡区传到陆架区的过程中，有一部分低模态的全日相干内潮演变成了高模态的全日相干内潮(图6c)，高模态的全日相干内潮更容易耗散。全日内潮在陆坡区(超临界地形)反射的过程中，导致全日非相干内潮能量增强；全日内潮在陆架区的临界地形条件下，全日内潮能量耗散的同时，伴随着全日非相干内潮能量的进一步增强。

对于半日内潮，站位A、B和C都是亚临界地形，由于半日内潮并不沿站位A、B和C方向传播，因此这里不讨论地形对半日内潮的影响。

5 结论

通过南海北部跨越陆坡和陆架区的3套潜标数据，分析了陆坡区(站位A和站位B)和陆架区(站位C)的全日、半日相干和非相干内潮动能及其变化率。东沙岛附近陆坡和陆架区的全日内潮与全日正压潮存在相位差，说明全日内潮是非局地产生的，有可能来自吕宋海峡[8-9]。全日内潮从陆坡区向陆架区传播的过程中，在陆坡区以全日相干动能生成为主，平均全日相干内潮动能生成率为2.32 J/(m3·s)，平均全日非相干内潮动能生成率为0.39 J/(m3·s)；在陆架区以全日相干内潮动能耗散为主，平均全日相干内潮动能耗散率为0.44 J/(m3·s)，平均全日非相干内潮动能生成率为0.03 J/(m3·s)。全日相干内潮在陆坡区的超临界地形上反射，在陆架区的临界地形上耗散，这导致全日相干内潮动能从陆坡区到陆架区明显减弱。半日相干内潮动能在陆坡和陆架区无明显差别，这可能是因为半日相干内潮并不沿陆坡区和陆架传播以及陆坡和陆架区对于半日内潮都是亚临界地形。全日内潮在陆坡区被反射到深海时导致全日非相干内潮能量增强，全日内潮能量在陆架区耗散也伴随着全日非相干内潮能量的进一步增强。陆架区的半日非相干内潮动能要大于陆坡区的半日非相干内潮动能。

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Evolution characteristics of coherent and incoherent internal tides in the northern South China Sea

Zhai Rongwei1,2, Chen Guiying1, Shang Xiaodong1

(1.StateKeyLaboratoryofTropicalMarineEnvironment,SouthChinaSeaInstituteofOceanology,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510301,China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

Three sets of mooring Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) data across the continental slope and shelf area in the northern South China Sea are used to study the kinetic energy characteristics of diurnal and semidiurnal coherent and incoherent internal tides (ITs). Research shows that when diurnal ITs spread along continental slope and continental shelf, it is dominated by diurnal coherent ITs kinetic energy generation in the continental slope and the average diurnal coherent ITs kinetic energy generation rate is 2.32 J/(m3·s). It is dominated by diurnal coherent ITs kinetic energy dissipation in the continental shelf and the average diurnal coherent ITs kinetic energy dissipation rate is 0.44 J/(m3·s). The kinetic energy of diurnal incoherent ITs increases in both the continental slope and the continental shelf and the average diurnal incoherent ITs kinetic energy generation rate are 0.39 and 0.03 J/(m3·s). The kinetic energy characteristics of diurnal and semidiurnal coherent ITs are different in the continental slope and continental shelf. It showed that the kinetic energy of diurnal coherent ITs in the continental slope is significantly greater than the kinetic energy of diurnal coherent ITs in the continental shelf, but the kinetic energy of semidiurnal coherent ITs energy had no significant difference in the continental slope and continental shelf. The kinetic energy of diurnal and semidiurnal incoherent ITs in the continental shelf is greater than that in the continental slope.

northern South China Sea; coherent internal tides; incoherent internal tides; internal tides

P731.24

A

0253-4193(2017)11-0024-13

翟荣伟, 陈桂英, 尚晓东. 南海北部相干内潮和非相干内潮演变特征[J]. 海洋学报, 2017, 39(11):24-36,

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.11.003

Zhai Rongwei, Chen Guiying, Shang Xiaodong. Evolution characteristics of coherent and incoherent internal tides in the northern South China Sea[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(11):24-36, doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2017.11.003

2016-12-28；

2017-03-24。

国家自然科学基金(41630970，41676022，41376022，41521005)。

翟荣伟(1991—)，男，江苏省兴化市人，从事海洋内潮研究。E-mail：zhairongwei1991@163.com

*通信作者：陈桂英(1963—)，女，研究员，博士生导师，从事海洋中小尺度动力过程，海洋湍流与海洋混合研究。E-mail：gychen@scsio.ac.cn