劉志宇，白曉林，馬家駿

（1. 廈門大學(xué) 海洋與地球?qū)W院物理海洋學(xué)系，福建 廈門 361102；2. 近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點實驗室（廈門大學(xué)），福建 廈門 361102）

內(nèi)波是海洋中普遍存在的、位于層化海洋內(nèi)部的一種波動，是海洋中的重要動力過程。內(nèi)波參與海洋中的物質(zhì)輸運過程，其破碎顯著加強海水混合，對海洋環(huán)境有重要影響。內(nèi)波是能量與動量在上層海洋與相對穩(wěn)定的深層海洋之間傳播的重要載體，在海洋能量串級中扮演著重要角色；內(nèi)波與內(nèi)波及其他過程之間的非線性相互作用，將能量從含能高的較大尺度運動傳遞到含能低的較小尺度運動，直至產(chǎn)生湍流而黏性耗散，并誘發(fā)海水混合。

相較于內(nèi)潮（由潮流與地形相互作用產(chǎn)生的、具有潮周期的內(nèi)波），內(nèi)孤立波具有強非線性、更高頻率等特征，其在傳播過程中因非線性效應(yīng)與頻散作用平衡而維持波形的特點亦是吸引應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域關(guān)注的原因之一。內(nèi)孤立波不僅在海洋動力學(xué)中扮演重要角色，還會影響水下潛艇的航行、隱蔽以及魚雷的發(fā)射等，對海上石油和天然氣勘探與開采設(shè)施的安全亦有潛在威脅。因此，深入理解內(nèi)孤立波的發(fā)生、演變過程與耗散機制，具有重要的科學(xué)與現(xiàn)實意義。

陸架區(qū)位于海岸和大陸坡折之間，是內(nèi)波活躍、與人類生產(chǎn)生活息息相關(guān)的重要區(qū)域。雖然大多數(shù)陸架區(qū)寬廣而地形平緩[1]，但也散布著全球水深數(shù)據(jù)庫中未分辨的復(fù)雜小尺度地形[2]，再加上復(fù)雜的動力環(huán)境（強潮及中尺度與亞尺度運動等），這使得陸架區(qū)的內(nèi)波場異常復(fù)雜[3]。本文簡要回顧南海北部陸架區(qū)內(nèi)孤立波的研究歷史，并著重總結(jié)內(nèi)孤立波在陸架區(qū)演變與耗散機制的研究進展。

1 南海北部陸架區(qū)內(nèi)孤立波的研究回顧

南海是西太平洋面積最大的邊緣海，內(nèi)波活動非?；钴S[4]。南海的內(nèi)孤立波雖然直到近二三十年來才引起廣泛關(guān)注，但已成為物理海洋學(xué)領(lǐng)域的熱門研究課題之一。大量的衛(wèi)星遙感觀測與現(xiàn)場調(diào)查表明，南海北部（尤其是東北部）是全球海洋內(nèi)孤立波活動最為活躍的海域之一，近期的綜述性文章[4-6]對已有研究工作進行了系統(tǒng)的總結(jié)：隨著2000—2001年亞洲海洋國際聲學(xué)實驗（Asian Seas International Acoustic Experiment, ASIAEX）的開展，南海內(nèi)孤立波的研究取得一系列重要進展。Ramp 等[7]發(fā)現(xiàn)東沙附近的內(nèi)孤立波可分為兩類，并根據(jù)振幅和到達時間的差異分別命名為“a”波和“b”波。Duda 等[8]分析了ASIAEX 觀測區(qū)域內(nèi)潮與內(nèi)孤立波的統(tǒng)計特征，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)潮以全日內(nèi)潮為主，且該區(qū)域的內(nèi)潮有時會因強的非線性而生成內(nèi)孤立波波包。隨后，2005 年4 月到2006 年6 月，美國和我國臺灣地區(qū)的科學(xué)家在南海北部進行了東沙島孤立子實驗（Windy Islands Soliton Experiment/Variability Around the Northern South China Sea, WISE/VANS），期間獲得了從呂宋海峽到陸坡區(qū)的錨系潛標陣列觀測資料。相關(guān)分析結(jié)果揭示了南海北部內(nèi)孤立波的季節(jié)演化特征[9]。而 于2006—2007 年執(zhí)行 的南海 非線性 內(nèi)波實驗（Nonlinear Internal Wave Initiative/South China Sea Oceanic Processes Experiment, NLIWI/SCOPE）則主要關(guān)注于呂宋海峽，對內(nèi)孤立波生成過程與機制進行了針對性的研究。為進一步揭示大振幅內(nèi)孤立波和內(nèi)潮在呂宋海峽內(nèi)的生成過程與機制，Alford 等于2010—2011 年在呂宋海峽和南海北部開展了海峽內(nèi)波實驗（Internal Waves in Straits Experiment, IWISE），對呂宋海峽內(nèi)潮和內(nèi)孤立波的生成、正壓潮向內(nèi)潮的能量轉(zhuǎn)換以及局地內(nèi)波破碎與耗散等問題進行了精細化觀測與高分辨率數(shù)值模擬研究[4,10]。我國則于近20 a 在南海先后立項并實施了國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863”計劃）重大項目“南海深水區(qū)內(nèi)波觀測技術(shù)與試驗系統(tǒng)開發(fā)”與中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重大項目“關(guān)鍵海域中尺度物理海洋過程的預(yù)報模式及關(guān)鍵技術(shù)研究”等專題研究，逐步加強了南海內(nèi)波的現(xiàn)場觀測研究[11]。在國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃 （“973”計劃）“南海關(guān)鍵島嶼周邊多尺度海洋動力過程研究”等項目支持下，中國海洋大學(xué)田紀偉團隊領(lǐng)銜構(gòu)建了南海區(qū)域海洋潛標觀測網(wǎng)，對內(nèi)波生成-演變-消亡全過程機理有了較系統(tǒng)的認識，在南海內(nèi)波、海洋（亞）中尺度運動等多尺度動力過程研究方面取得了諸多進展[12-15]。

上述研究計劃及相關(guān)研究工作的開展，顯著推動了學(xué)界對南海北部陸架區(qū)內(nèi)波的研究，對于認識內(nèi)波在陸架區(qū)的傳播、演變規(guī)律以及耗散過程與機制具有重要的科學(xué)意義，并且對我國南海的海洋石油開發(fā)、海上軍事活動以及近海海洋生態(tài)環(huán)境保護等具有重要價值。

2 南海北部陸架區(qū)內(nèi)孤立波的演變特征與機理

經(jīng)過近二十多年的系統(tǒng)研究，學(xué)界對南海北部內(nèi)孤立波的生成、傳播和演變過程已有較為清晰的認識：呂宋海峽是內(nèi)潮的主要生成源地，內(nèi)潮生成后橫跨南海北部海盆向陸坡、陸架區(qū)傳播，一部分內(nèi)潮在傳播過程中經(jīng)非線性變陡生成內(nèi)孤立波，而內(nèi)孤立波則由于陸架區(qū)的淺化效應(yīng)而變形，最終在陸架上耗散。

具體來講，內(nèi)孤立波在從深水向淺水傳播的過程中，由于受到變化的地形、層結(jié)以及背景剪切流場等環(huán)境因素的調(diào)制作用而發(fā)生變形。如圖1 所示，當(dāng)非線性效應(yīng)增強時，波面會逐漸變陡甚至發(fā)生破碎；當(dāng)頻散效應(yīng)增強時，波動振幅會減小。通常，內(nèi)孤立波在深水區(qū)呈現(xiàn)為下凹型波，而在淺水區(qū)為上凸型波。其中，在理想的兩層流體概念模型中，將上層水體厚度小于下層水體厚度的區(qū)域定義為深水區(qū)，反之則為淺水區(qū)，而將二者交匯處命名為臨界深度或極性臨界點位置。內(nèi)孤立波在淺化傳播過程中從下凹型波轉(zhuǎn)化為上凸型波的過程稱為極性轉(zhuǎn)變。利用合成孔徑雷達圖像，Liu 等[16]觀測到內(nèi)孤立波波面的陡升和極性轉(zhuǎn)變，即一組內(nèi)孤立波從下凹型波轉(zhuǎn)變?yōu)樯贤剐筒?。這個過程在Orr 和Mignerey[17]現(xiàn)場觀測中得以證實。錨定觀測為內(nèi)孤立波研究提供了更精細的數(shù)據(jù)，例如Fu 等[18]利用錨定資料觀測到一組大振幅內(nèi)孤立波的淺化演變過程，而Lien 等[19]則觀測到內(nèi)孤立波在淺化過程中形成一個“約束流核”的結(jié)構(gòu)，并指出其可攜帶水團隨波前行。這些工作豐富了我們對內(nèi)孤立波傳播和演變特征的認識。

圖1 內(nèi)孤立波淺化演變過程示意圖Fig. 1 Schematic illustration of a shoaling internal solitary wave

此外，內(nèi)孤立波從深水傳播到陸架、陸坡區(qū)時會發(fā)生裂變，生成強非線性的高頻內(nèi)波波包[16,20]。為研究高頻內(nèi)波的生成機制，前人主要從理論分析與數(shù)值模擬兩方面開展了工作[16,21-22]。這些工作所采用的理論框架主要是描述弱非線性條件下內(nèi)孤立波傳播與演化的簡化模型Korteweg-de Vries（KdV）方程[16,20,23-25]?？紤]到大振幅內(nèi)孤立波的強非線性特征，一些學(xué)者對KdV 方程進行了修正，使其具備一定的模擬強非線性內(nèi)孤立波的能力[26-30]。也有學(xué)者利用高階KdV 方程研究了地轉(zhuǎn)效應(yīng)和背景流場對內(nèi)孤立波傳播、演變的影響[27]。Zhou 和Grimshaw[31]則基于變系數(shù)的KdV 方程探討了幾種典型流場（地轉(zhuǎn)流、潮流和慣性流）對內(nèi)孤立波的影響。Fan 等[32]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)孤立波在南海北部陸架區(qū)傳播時具有漲、落潮間的差異，并指出其主要原因是非線性效應(yīng)的變化。基于線性理論，Cai 等[33]研究了背景流場對內(nèi)孤立波波形的影響，發(fā)現(xiàn)影響內(nèi)孤立波波形的主要因素是流場曲率，而非流速剪切。非線性效應(yīng)的顯著增強被認為是內(nèi)孤立波淺化裂變的主要原因[8,32]。Bai 等[34]研究指出南海陸架區(qū)的高頻內(nèi)波是由內(nèi)孤立波淺化裂變產(chǎn)生的。錨定海流與湍流混合剖面觀測結(jié)果表明，躍層內(nèi)流速剪切在內(nèi)孤立波裂變?yōu)楦哳l內(nèi)波后顯著增強，流動因剪切不穩(wěn)定產(chǎn)生強的湍流耗散與混合。

海洋是多尺度耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，內(nèi)孤立波的傳播演變同樣受到大尺度環(huán)流、潮流、中尺度渦旋、亞中尺度鋒面等的影響[35]。Xie 等[36]在氣候態(tài)上論述了南海北部環(huán)流結(jié)構(gòu)，尤其是黑潮入侵的不同流態(tài)，對內(nèi)孤立波傳播及波形變化的影響。關(guān)于中尺度渦旋對內(nèi)孤立波的影響，Xie 等[37]基于數(shù)值模擬從能量輻聚輻散的角度進行了闡釋，并比較了氣旋渦和反氣旋渦帶來的不同影響；Huang 等[13]基于錨系陣列觀測資料揭示了中尺度渦對內(nèi)孤立波傳播的影響，指出渦旋通過加深躍層使內(nèi)孤立波振幅減小。Zhang 等[14]觀測到內(nèi)孤立波的極性受內(nèi)潮、渦旋以及背景層結(jié)的季節(jié)變化等過程的調(diào)制。Bai 等[38]強調(diào)了內(nèi)孤立波淺化傳播過程中潮流的調(diào)制作用，指出內(nèi)孤立波的極性臨界點位置在跨陸架方向上的變化與潮流存在相位鎖定關(guān)系，其機制為潮流對等密度面起伏與流速剪切的調(diào)制。

破碎與耗散是內(nèi)波演變發(fā)展的終點，也是湍流產(chǎn)生與機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量耗散過程，常常伴隨著增強的海水混合。目前對內(nèi)波破碎的大部分理解來自室內(nèi)水槽實驗[39-40]或數(shù)值模擬[41-43]，這除了由于理論的局限性[44]，還因為在實際海洋中難以通過定點或走航觀測捕捉到這些波動向小尺度高頻波動的退化與破碎過程。在簡單地形及層結(jié)情況下（如恒定浮性頻率的線性層結(jié)或兩層流體），內(nèi)孤立波破碎情況可以分為驟降型、塌陷型、涌浪型及裂變四類[42,45]。因內(nèi)波破碎與地形及波形直接相關(guān)，常用伊利瓦倫數(shù)（Iribaren number，來指征內(nèi)波破碎的類型，其中s、a、Lw分別為地形坡度、波動振幅與波長。數(shù)值模擬實驗[42,45]表明，裂變是在伊利瓦倫數(shù)較小時內(nèi)波的典型演變過程，而大伊利瓦倫數(shù)對應(yīng)的陡峭地形會造成內(nèi)波的劇烈破碎；后者在現(xiàn)實海洋中相對少見[34]。相較于其他破碎類型，驟降型破碎會造成最劇烈的翻轉(zhuǎn)，伴隨發(fā)生強湍流混合。裂變引起的湍流混合稍弱，其在平緩的陸架區(qū)有足夠長的時間來貢獻混合；相比之下，塌陷型和涌浪型破碎造成的混合最弱[46]。內(nèi)波破碎所造成的湍流耗散與混合是海洋能量耗散的重要過程。

3 南海北部陸架區(qū)內(nèi)孤立波的耗散機制

內(nèi)波能量的耗散關(guān)系到海洋的能量平衡，對氣候模式的準確性也至關(guān)重要。目前已知的內(nèi)波能量耗散的機制主要有：內(nèi)波破碎造成的向小尺度湍流的能量傳遞、底邊界層內(nèi)的能量耗散、臨界層中內(nèi)波能量向較大尺度運動（如平均流或低頻內(nèi)波）的傳遞等[47]。其中，內(nèi)波破碎在內(nèi)波能量耗散中占主導(dǎo)地位，也是海洋內(nèi)部跨密度面混合的主要能量來源[48]。在陸架區(qū)，內(nèi)孤立波破碎的主要機制是剪切不穩(wěn)定和對流不穩(wěn)定。

3.1 剪切不穩(wěn)定

剪切不穩(wěn)定可由理查森數(shù)Ri=N2/S2來進行量化判斷，其中N為浮性頻率，S為水平流速的垂向剪切。剪切不穩(wěn)定發(fā)生的條件在實驗室和數(shù)值模擬實驗中已有系統(tǒng)性的研究，并得到了3 個判據(jù)：①最小理查森數(shù)；②不穩(wěn)定區(qū)域尺度；③由線性穩(wěn)定性分析得出的擾動振幅增長率。

Miles-Howard 定理指出，平行、無黏、層化流動穩(wěn)定的充分條件是理查森數(shù)處處大于0.25[49-50]，因此，當(dāng)存在一個區(qū)域Ri＜0.25時 即可能發(fā)生不穩(wěn)定。由于內(nèi)孤立波所致流動不是平行剪切流，使用Ri＜0.25來預(yù)測其不穩(wěn)定時需謹慎[51]。盡管有觀測指出Ri＜0.25對判斷內(nèi)孤立波不穩(wěn)定可行[52]，一般認為剪切不穩(wěn)定的發(fā)生需滿足Rimin＜0.1[53]。

剪切不穩(wěn)定的發(fā)生除了要滿足小理查森數(shù)的條件，還需要不穩(wěn)定區(qū)域足夠大,即Lx/λ＞0.86，其中Lx是Ri＜0.25區(qū) 域的水平長度，此處 λ定義為半波長[54],其中臨界值0.86 會因?qū)咏Y(jié)不同而變化[55]。部分研究基于由Taylor-Goldstein 方程預(yù)測的小擾動在Ri＜0.25區(qū)域內(nèi)的增長率和增長時間來確定不穩(wěn)定判據(jù)[53-54,56]。當(dāng)擾動的時空尺度遠小于內(nèi)波的時空尺度時，可以忽略波致流場的時空變化，將其作為平穩(wěn)、水平均一的背景流來通過求解Taylor-Goldstein 方程得到增長率[55-57]。

大量觀測[42,55-57]表明，剪切不穩(wěn)定對內(nèi)孤立波能量耗散具有重要作用。Sandstrom 等[58]給出了內(nèi)孤立波中湍流的第一幅聲學(xué)后向散射圖像（強聲學(xué)散射信號區(qū)域往往對應(yīng)著湍流的發(fā)生，圖像結(jié)構(gòu)可表征流場結(jié)構(gòu)），并指出該圖像結(jié)構(gòu)與所測溫度精細結(jié)構(gòu)相吻合。Moum 等[59]觀測到內(nèi)孤立波后側(cè)因剪切不穩(wěn)定產(chǎn)生的強聲學(xué)散射信號。對處于淺化過程中的內(nèi)孤立波的追蹤觀測表明，內(nèi)孤立波在長距離傳播過程中會發(fā)生剪切不穩(wěn)定，在波后方后向散射增強，且湍流耗散率隨著內(nèi)孤立波淺化演變急劇增加[60]。此外，內(nèi)孤立波發(fā)生剪切不穩(wěn)定時還常伴隨著開爾文-亥姆霍茲波（Kelvin-Helmholtz billow）的產(chǎn)生，其產(chǎn)生后可向下游傳播，后續(xù)的不穩(wěn)定可造成強烈的湍流。

3.2 對流不穩(wěn)定

對流不穩(wěn)定是由重力和浮力的不平衡所引發(fā)的不穩(wěn)定過程。當(dāng)密度較大的流體位于較輕的流體之上時，會產(chǎn)生垂直對流和湍流混合。在內(nèi)波中，當(dāng)沿波傳播方向的最大水平流速（Umax）超過內(nèi)波相速度（c）時[51]，就會發(fā)生對流不穩(wěn)定，通常伴隨著“約束流核”的形成，造成顯著的水平輸運和湍流混合。約束流核一般不穩(wěn)定且處于湍流狀態(tài)，通常與其邊界相分離，并在波后方泄漏流體[51,61]?；谑聚櫫Ｗ拥臄?shù)值模擬實驗表明，環(huán)境流體可被帶入流核[62]，部分粒子可在流核內(nèi)隨著內(nèi)波傳播。觀測結(jié)果表明，對流不穩(wěn)定能夠造成內(nèi)孤立波能量的強耗散并引發(fā)強湍流混合。例如，Lien 等[19]觀測到一個具有約束流核的大振幅內(nèi)孤立波（其振幅約為150 m）。該流核由2 個反向旋轉(zhuǎn)的渦旋組成，伴隨約10～50 m 的水體翻轉(zhuǎn)與強湍流，湍動能耗散率和跨密度面混合率分別達O(10-4W·kg-1)和O(10-1m2·s-1)。Richards 等[63]觀測到，在具有約束流核的上升型內(nèi)孤立波中湍動能耗散率高達 5×10-5W·kg-1，并推斷隨著淺化過程的發(fā)展會有湍流從其流核中流出。

對流不穩(wěn)定與剪切不穩(wěn)定關(guān)系復(fù)雜，由于內(nèi)波所致剪切始終存在，內(nèi)波中兩種不穩(wěn)定常常同時出現(xiàn)。當(dāng)理查森數(shù)較大時，對流不穩(wěn)定占主導(dǎo)地位；當(dāng)Ri＜0.25時，剪切不穩(wěn)定占主導(dǎo)；當(dāng)0.25 ＜Ri＜ 1 時，2種不穩(wěn)定共同作用產(chǎn)生強湍流混合[64]。隨著內(nèi)孤立波的傳播，約束流核可出現(xiàn)在下凹型內(nèi)孤立波的波谷上方或上凸型內(nèi)孤立波的波峰下方，并由于后續(xù)不穩(wěn)定的發(fā)生而導(dǎo)致強能量耗散與湍流混合[65]。例如，Chang 等[66]在東沙群島附近所開展的高分辨率內(nèi)孤立波觀測，可分辨出開爾文-亥姆霍茲波和約束流核結(jié)構(gòu)。其所觀測到的所有內(nèi)孤立波均滿足對流不穩(wěn)定的判據(jù)Umax＞c，但實測流核結(jié)構(gòu)并不清晰，推測是由于開爾文-亥姆霍茲波影響了對流核結(jié)構(gòu)的觀測。

3.3 內(nèi)孤立波淺化裂變的潮能串級效應(yīng)

學(xué)界對內(nèi)孤立波耗散機制最普遍的理解是：內(nèi)孤立波通過上述兩種機制發(fā)生破碎而產(chǎn)生湍流（即圖2 中所示的“內(nèi)孤立波→破碎”過程）[67]。但我們近期的研究表明[34]：內(nèi)孤立波在由深水向近岸傳播過程中會因地形變淺的動力強迫作用發(fā)生裂變，從而生成動力不穩(wěn)定的高頻內(nèi)波，而這些高頻內(nèi)波則由于剪切不穩(wěn)定（或?qū)α鞑环€(wěn)定）過程產(chǎn)生湍流。觀測結(jié)果顯示，南海東北部陸架區(qū)持續(xù)存在高頻內(nèi)波波包。機制性數(shù)值模擬結(jié)果表明，這些高頻內(nèi)波的確是由來自深水區(qū)的內(nèi)孤立波的淺化裂變產(chǎn)生的；內(nèi)孤立波裂變?yōu)楦哳l內(nèi)波后，躍層內(nèi)流速剪切顯著增強，流動因剪切不穩(wěn)定產(chǎn)生強的湍流耗散與混合。陸架區(qū)的高頻內(nèi)波與深水區(qū)的內(nèi)孤立波存在顯著的動力學(xué)差異，表明相較于直接通過底摩擦或內(nèi)孤立波自身的動力不穩(wěn)定過程耗散，內(nèi)孤立波在陸架區(qū)的耗散可能主要通過裂變?yōu)閯恿Σ环€(wěn)定的高頻內(nèi)波來實現(xiàn)。

因此，我們提出了內(nèi)孤立波能量耗散的一個新假說：“內(nèi)孤立波裂變?yōu)楦哳l內(nèi)波是內(nèi)孤立波能量耗散的關(guān)鍵過程”（即圖2 所示的潮能經(jīng)由“正壓潮→內(nèi)潮→內(nèi)孤立波→高頻內(nèi)波→湍流”的串級通道）。由于淺化地形是陸架區(qū)的普遍特征，這一理論應(yīng)同樣適用于全球海洋的其他眾多陸架區(qū)。Rippeth 和Green 在隨后的綜述性文章中指出，我們的這一發(fā)現(xiàn)對于理解內(nèi)孤立波耗散機理具有重要意義，內(nèi)孤立波在陸架區(qū)淺化裂變?yōu)楦哳l內(nèi)波是潮能串級的重要通道[68]。

圖2 海洋中潮能串級與耗散過程示意圖Fig. 2 Schematic illustration of tidal energy cascade and dissipation

4 總結(jié)與展望

內(nèi)波是潮能串級與耗散的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而潮能通過內(nèi)波能量在海洋中的傳播與耗散在很大程度上驅(qū)動了大洋子午翻轉(zhuǎn)環(huán)流。具體來講，正壓潮流與地形相互作用生成內(nèi)潮，內(nèi)潮生成后除直接耗散外還可以通過波-波相互作用將能量傳遞到其他頻率的內(nèi)波，或通過內(nèi)潮非線性演化為內(nèi)孤立波來實現(xiàn)能量的降尺度傳遞。研究表明，陸架區(qū)的內(nèi)潮有近一半的能量會傳遞給內(nèi)孤立波[69]，但目前對內(nèi)孤立波耗散機理的認識尚不充分。本文簡述了內(nèi)孤立波在陸架區(qū)演化與耗散的主要機制，并特別強調(diào)了我們新近提出的“內(nèi)孤立波裂變?yōu)楦哳l內(nèi)波是內(nèi)孤立波能量耗散的關(guān)鍵過程”之科學(xué)假說。

內(nèi)波作為海洋機械能降尺度串級的重要橋梁，尚存在諸多問題有待深入探討，比如內(nèi)波的生成、非線性演化以及耗散如何為海洋機械能從大中尺度運動向小尺度運動串級提供有效的途徑；此外，盡管前人闡明了內(nèi)孤立波破碎與耗散的若干機制[70]，但多數(shù)研究僅考慮海洋動力系統(tǒng)中只有內(nèi)波的理想情形，很少考慮或僅考慮簡化的動力環(huán)境影響，但海洋是多尺度耦合系統(tǒng)，蘊含多種動力過程，多尺度地形及復(fù)雜動力環(huán)境場如何調(diào)制內(nèi)波的演變與耗散等關(guān)鍵科學(xué)問題尚待回答。特別地，內(nèi)波與渦旋的相互作用與能量傳遞是近期海洋內(nèi)波研究的熱點問題，也是全面理解與量化海洋能量學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)得到足夠的重視。