近日，我所卫星海洋环境监测预警全国重点实验室大洋环流与气候团队在海洋学领域权威期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》上发表了题为“Generation of Near-Inertial Waves by Geostrophic Flow Over Large-Scale Seamounts”的研究论文。论文第一作者为我所已毕业硕士研究生王文博，我所谢晓辉研究员为通讯作者，合作者包括香港科技大学甘剑平教授等。
近惯性内波（Near-inertial Internal Waves，NIWs）是海洋内部普遍存在的能量运动形式，在海洋湍流混合、物质输运和全球海洋能量循环过程中发挥着关键作用。长期以来，风场被认为是近惯性内波的主要能量来源，但大量研究表明，绝大部分风生近惯性能量会在上层海洋耗散，能够传播至深海的能量十分有限。因此，深海近惯性内波的能量来源一直是海洋动力学研究的重要科学问题。
针对这一问题，研究团队基于前期西太平洋海山近惯性内波的观测结果（Xie et al. 2023a, b），通过开展MITgcm非静力二维数值实验，系统研究了地转流与大尺度海山相互作用过程中近惯性内波的生成机制，并重点分析了海山高度和顶部宽度对近惯性内波生成的影响。研究设计了平顶海山、过渡型海山和锥形海山等多种典型海山形状，通过对比不同海山参数条件下的动力过程，揭示了近惯性内波产生和发展的关键控制因素。
研究发现，当地转流越过大尺度海山时，会首先激发弱的惯性振荡，随后在海山顶部边缘产生向上传播的近惯性内波。海山高度是控制近惯性内波强度的重要因素。随着海山高度增加，海山顶部附近流速加速更加明显，非线性作用显著增强，使背景流向近惯性内波的能量转换效率提高，从而产生更强的近惯性内波（图1）。
图1. 各理想实验中海山顶部近惯性速度（m/s）随时间的变化
海山顶部宽度同样会显著影响近惯性内波生成过程。与平顶海山相比，顶部较尖锐的锥形海山更容易形成“Hydraulic Control”现象，从而产生更强的流速加速和非线性作用，最终激发更强的近惯性内波（图2）。这表明海山形态不仅影响海流结构，也会直接影响海洋内部波动能量的产生与传播。
图2. 平顶及尖顶海山流速流线对比图
研究进一步通过动量方程和能量收支分析证明，近惯性内波的主要能量来源是背景流与近惯性内波之间的非线性能量转换项，验证了此前Xie et al. (2023a)通过海山现场观测提出的科学假设。当地转流经过大尺度海山时，在背风侧部分背景流能量会通过非线性过程转化为近惯性内波能量（图3），并最终通过波的传播与耗散参与深海湍流混合。由于大尺度海山在全球海洋中广泛分布，该研究提出的海山诱发的近惯性内波，可能是深海湍流混合和能量耗散的重要来源之一。这对于理解全球海洋能量收支、改进海洋环流模式以及完善海洋模式中的混合参数化方案具有重要科学意义。
图3. 各理想实验中非线性项在两个惯性周期内平均的空间分布
本研究得到国家自然科学基金项目（42476019）、国家重点研发计划项目（2022YFF0801403）、自然资源部第二海洋研究所科研基金项目（SZ-2403）以及浙江省自然科学基金项目（LRG25D060002）的联合资助。（谢晓辉）
论文引用：1.Wang W., X. Xie*, J. Gan, and H. Pan (2026), Generation of Near-Inertial Waves by Geostrophic Flow Over Large-Scale Seamounts, Journal of Geophysical Research: Oceans, 131(6), e2025JC023578.
