近日，国际知名期刊Geophysical Research Letters在线发表了海洋动力-物理环境与智能感知全国重点实验室/海洋与大气学院的最新科研成果“Nonlinear Release of Subinertial Diurnal Internal Tides Forms Spiral Internal Solitary Waves”（亚惯性全日内潮的非线性释放形成螺旋状内孤立波）。该成果第一作者是海洋与大气学院在读博士研究生姜增浩，通讯作者为陈旭教授和中国极地研究中心李群研究员。
南大洋威德尔 斯科舍汇流区地形陡峭复杂，是内潮生成与混合的热点海区。受科氏效应约束，该海域占主导的全日周期K1内潮处于亚惯性状态，理论上会被地形束缚，无法向外海自由辐射传播。SAR卫星观测显示该海域南奥克尼海台南部陆坡区存在一种形态特殊的螺旋状内孤立波，与南海、安达曼海等低纬度海域平行展布的内孤立波形态截然不同（图1）。一般来说，内孤立波是由于低频内潮在传播过程中的陡化裂变生成的，但在这一海域，根据卫星观测反演得到的内孤立波传播速度仅为经典内孤立波理论预测值的一半，这种显著的偏差暗示该区域存在尚未被认识的动力过程。这给南大洋内波研究提出了一个关键科学问题：被地形困住的亚惯性内潮能量，以何种途径释放？卫星观测发现的奇特螺旋状内孤立波又是如何产生的？
为解释这一现象，研究团队结合SAR遥感观测，依托CROCO海洋模式开展多组数值模拟，完整再现了内潮的生成、非线性转化到内孤立波的全过程。由于地处K1临界纬度的极向一侧，K1亚惯性内潮以地形捕获波形式沿陆坡传播。当地形捕获波传播至剧烈起伏的陡峭陆坡时，地形散射显著增强流场剪切，激发强烈的波 波非线性相互作用，部分K1内潮能量发生频移，转化为二倍频的2K1超惯性内潮。频率抬升后的2K1内潮能够摆脱地转效应的动力学约束，向外海辐射，并在传播过程中逐渐陡化形成观测到的内孤立波（图2）。每个全日周期内可以生成两列向外传播的内孤立波波包，这解释了观测中相速度和传统理论之间的不一致——内孤立波并非来自亚惯性K1内潮直接非线性裂变，而是源自其二阶谐波。同时，由于2K1内潮是随着地形捕获波绕地形传播过程中边旋转边激发出来的，内孤立波保留了2K1内潮这种旋转特性，因此在传播过程中形成了螺旋状。
本研究提出了临界纬度以外海域一条完整的潮汐能量串级路径：被地形束缚的亚惯性内潮，依靠地形诱导的非线性作用将能量转移至超惯性谐波；谐波向外辐射并陡化形成内孤立波。这与低纬度海域直接由内潮陡化生成内孤立波存在本质区别，拓展了对极地海洋内波动力学的认知，且该机制很可能广泛存在于全球高纬度潮汐热点海域。未来，将该类谐波驱动的能量释放过程纳入海洋模式混合参数化方案，能够有效提升极地海洋环流与气候效应的模拟预报能力，为理解南大洋混合及其全球气候反馈提供新视角。
图1 (a) 南奥克尼海台附近水深地形分布，黑色框表示模型模拟区域。(b)表示模型域内的地形坡度。(c)从多年SAR图像提取的的内孤立波波峰线分布。
图2. (a, b) 内孤立波引起的海表面高度梯度演化特征，(c)表示对应红色五角星处的潮流椭圆。(d)表示2K1内潮能量通量在一个周期内的演化特征。(e)表示沿着SecA的斜压水平流速，图中的灰色虚线对应(f)图中的流速时间序列。(g) 27.7kg/m3等密度线的位移时间序列。
发表文章列表：
Jiang, Z., Li, Q., Xu, T., Qu, W., Pang, C.,& Chen, X. (2026). Nonlinear release ofsubinertial diurnal internal tides formsspiral internal solitary waves. Geophysical Research Letters, 53, e2026GL124590.
文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2026GL124590