正压潮通过产生内潮(IT)将能量传递给斜压场(Egbert和Ray,2003;Garrett 2007)。生成后,内潮可以传播数千公里,最终耗散并引发湍流混合,从而影响深层水循环(Niwa和Hibiya,2001;Rainville和Pinkel,2006;Tian等人,2010;Kang和Fringer 2012;Polzin等人,2014;Zhao等人,2014;Peng等人,2021)。深层水循环可能重新分配热量,并可能影响气候变化(Toggweiler和Samuels 1995;Munk 1998;Wang等人,2017)。因此,内潮对调节全球气候具有重要作用。
东海(ECS)中的内潮主要产生于ECS大陆架边缘和琉球群岛沿线的海岭(Niwa和Hibiya,2004)。Niwa和Hibiya(2004)指出,ECS是产生内潮最活跃的区域之一。然而,与其他活跃的内潮区域(如南海)相比,对ECS内潮行为的研究相对较少。Saranya等人(2024)指出,ECS中的内潮受到分层变化的调节。ECS分层最显著的时间变化是其季节性变化,这会导致内潮的季节性变化。实际上,其他海洋中内潮的季节性变化已通过观测和数值模拟得到了充分研究。Müller等人(2012)使用数值模拟研究了半日周期内潮的全球行为,并探讨了其在南海的季节性变化。Guo等人(2012)研究了同一地区的观测到的内潮季节性。Müller等人(2012)和Guo等人(2012)都将内潮的季节性变化归因于分层的变化。分层的季节性波动由多种因素引起,包括太阳辐射的变化和海洋动力过程。因此,内潮会经历季节性周期(Jeon等人,2014;Liu等人,2019;Cai等人,2024)。Wang等人(2022)利用系泊观测和卫星数据研究了ECS中内潮的季节性变化。然而,他们的观测仅覆盖了三个月的时间段,不足以代表一个完整的季节周期;此外,卫星数据只能提取出一致的特征。因此,需要进一步探索ECS内潮的季节性变化。内潮的季节性变化会导致潮汐混合的相应变化,但ECS中潮汐混合的季节性演变却很少被研究。因此,需要全面探讨ECS中潮汐混合的季节性周期。
近几十年来,大气温度持续上升,导致海洋表面直接变暖。在表面以下,热量向海洋深处传播。过去50年来,从表面到2000米深度的海层分层现象以每十年约0.9%的速度加剧(Li等人,2020)。这种加剧的分层不可避免地影响了内潮的行为(Guo等人,2024)。Yang等人(2024)指出,变暖增加了全球范围内的内潮能量转换。然而,变暖对内潮季节性的影响很少被讨论。研究内潮季节性如何响应变暖对于理解水动力变化及其对生态系统的影响至关重要。因此,我们通过数值模拟分析了海洋变暖背景下ECS中斜压能量和潮汐混合的季节性演变。
本文的其余部分安排如下:第2节介绍了模型配置方法、内潮能量计算方法和湍流动能(TKE)耗散率估算方法。第3节展示了ECS中内潮季节性变化及其受变暖影响的情况。第4节提供了讨论和结论。