编辑推荐：
为解决内孤立波（ISWs）分类标准不明确及抵达时间规律难寻的问题，研究人员对南海北部进行观测研究。结果发现 ISWs 抵达时间受潮汐调制，两种 ISW 包抵达时间相互转换。该研究有助于加深对 ISWs 的认识，保障海洋作业安全。
在神秘深邃的海洋中，隐藏着许多不为人知的 “暗流涌动”，内孤立波（Internal Solitary Waves，ISWs）便是其中之一。这些非线性的大振幅内波，就像海洋中的 “隐形杀手”，时刻威胁着深海作业和海上航行的安全。想象一下，在辽阔的南海，一座座高耸的石油平台矗立在海面，一艘艘钻井船忙碌作业，而水下的内孤立波却悄然而至。它们引发的强切变流，会让石油平台和钻井船剧烈摇晃；显著的等密度面波动，还会干扰潜艇的正常运行，随时可能引发严重的灾难。
长期以来，科学家们一直致力于探寻内孤立波出现的规律，可这个过程却困难重重。以南中国海（South China Sea，SCS）为例，这里是全球内孤立波活动的热点区域。从吕宋海峡到南海西北部陆架，卫星和实地观测都频繁发现大振幅内孤立波的身影。在 2000 年和 2001 年的亚洲海洋国际声学实验（Asian Seas International Acoustics Experiment，ASIAEX）中，研究人员发现每天有两批内孤立波抵达观测站 S7，但它们的抵达时间却很奇怪，有时规律，有时延迟。于是，根据抵达时间，这些内孤立波被分为 a 型波和 b 型波。a 型波每天几乎同一时间到达，一个波包内通常有多个波，且领头波最大；b 型波则晚到约 1 小时，波包内一般是一个大的孤立波和一些小的伴随波。
然而，并非所有南海北部的内孤立波都能简单地归为这两类。不同研究得出的结果差异很大，有的研究发现两种波的速度、波包内波的数量、振幅和形状等特征并不固定。比如，a 型波在深海盆地通常比 b 型波传播速度快，但在大陆架坡上 b 型波速度可能更快；还有研究观测到 a 型波和 b 型波领头波振幅相同的情况。在这种混乱的认知背景下，准确掌握内孤立波的规律变得极为关键，却又困难重重，这也促使科研人员不断探索，寻找新的突破。
为了揭开南海北部内孤立波的神秘面纱，自然资源部第一海洋研究所的研究人员挺身而出。他们在 2019 年 10 月 1 日至 2020 年 9 月 30 日期间，在广东陆丰近海展开了一项重要的观测研究。研究人员在水深 285 米、坐标为 21.49°N，116.51°E 的位置设置了观测点（LF），对海水的温度、盐度和流速等性质进行监测，目的是为大陆坡上的平台建设提供预警。
经过长时间的观测和分析，研究人员取得了一系列重要发现。首先，他们发现观测到的内孤立波特征与传统的 a 型波和 b 型波并不完全相符。每天出现的两批内孤立波，其抵达时间间隔并没有明显差异，而是会相互转换。在连续的两个小潮 - 大潮周期内，两批内孤立波的抵达时间会交替变化。这表明内孤立波的抵达时间并非由特定频率的潮汐成分决定，而是受潮汐本身调制。
其次，研究人员还发现内孤立波抵达时间间隔与背景潮汐峰值间隔存在日偏差。这种日偏差受小潮 - 大潮周期的潮汐不等现象调制，大潮时产生的内孤立波更大，相速度更高，导致在观测站记录到的抵达时间间隔不同。而且，观测站与内孤立波生成地的距离越远，日偏差幅度越大。
这些研究结果意义重大。一方面，它打破了以往对内孤立波简单分类的认知，让人们认识到不能单纯依据抵达时间等特征将南海北部的内孤立波分为 a 型波和 b 型波，为后续更准确地研究内孤立波奠定了基础。另一方面，深入了解内孤立波抵达时间的变化规律，有助于相关部门提前做好深海作业和海上航行的安全预警，有效减少内孤立波带来的潜在危害，保障海洋活动的顺利进行。该研究成果发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》上，为海洋科学领域提供了新的研究思路和方向。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：
采用长期定点的系泊观测技术，在南海北部陆丰近海特定位置长时间监测海水的温度、盐度和流速等参数。通过分析这些参数随时间的变化，尤其是海水温度剖面在时间 - 深度上的变化，来识别内孤立波的信号。因为内孤立波会引起等密度面和等温面的垂直波动，这种波动会在海水温度剖面中留下明显的痕迹，从而实现对内孤立波的有效监测和研究。
下面来详细看看研究的具体结果：
- 抵达时间的不确定性：通过对 2019 年 10 月 11 日至 23 日海水温度剖面的观测，发现几乎每天都能观测到两批振幅超过 50 米的内孤立波包，这清晰地展示了内孤立波的演化过程。进一步研究发现，这些内孤立波的抵达时间存在很大的不确定性，与潮汐峰值相比，它们的抵达时间更加不规则，与潮汐峰值间隔存在 ±1 小时的偏差，说明内孤立波的抵达时间并非完全由潮汐周期决定。
- 内孤立波抵达时间的相互转换：研究数据显示，在连续的小潮 - 大潮周期内，每天出现的两批内孤立波的抵达时间会相互交替。这一现象表明，内孤立波的抵达时间是受潮汐本身调制的，而不是由某种特定频率的潮汐成分控制。这一发现挑战了以往认为内孤立波可简单按固定规律分类的观点。
- 日偏差与潮汐不等现象的关系：研究还发现内孤立波抵达时间间隔与背景潮汐峰值间隔存在日偏差。这种日偏差受小潮 - 大潮周期的潮汐不等现象影响，大潮时产生的内孤立波更大，相速度更高，使得在观测站记录到的抵达时间间隔出现差异。并且，观测站离内孤立波生成地越远，日偏差幅度越大。这一结果有助于理解内孤立波传播过程中的时间变化机制。
综合来看，研究人员通过在南海北部的长期系泊观测研究，揭示了内孤立波抵达时间的复杂变化规律。研究表明，南海北部的内孤立波抵达时间不仅受潮汐调制，还存在相互转换现象以及与潮汐峰值的日偏差，且这些变化与潮汐不等现象和观测站与生成地的距离密切相关。这些发现对于深入理解内孤立波的生成、传播机制具有重要意义，为海洋科学研究提供了新的视角和理论依据。同时，也为深海作业和海上航行的安全保障提供了关键的科学支持，有助于相关部门制定更有效的预警和防范措施，减少内孤立波带来的潜在风险。
