蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波動力參數(shù)時空變化特征

謝皆爍, 龔延昆, 牛建偉, 何映暉, 陳植武, 許潔馨, 蔡樹群

1. 熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國科學(xué)院南海海洋研究所), 廣東 廣州 510301;

2. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(廣州), 廣東 廣州 511458

海洋內(nèi)孤立波是發(fā)生在密度躍層附近的一種強(qiáng)非線性高頻波動(Apel et al, 2006; Zhang et al, 2011;Cai et al, 2012; Guo et al, 2014)。內(nèi)孤立波致近表層輻聚和輻散可在遙感圖像上留下清晰可辨的印跡(Wang et al, 2013, 2019; Li et al, 2013; Jia et al, 2018;孫麗娜 等, 2018; 李子木 等, 2014), 基于該印跡,海洋學(xué)家匯總了全球海洋內(nèi)孤立波的圖集(http://www.internalwaveatlas.com/)。大量遙感相關(guān)觀測研究表明, 蘇祿—蘇拉威西海附近海域是海洋內(nèi)孤立波的活躍區(qū)域之一(Jackson et al, 2011; Zhang et al,2020; 張濤 等, 2020; Gong et al, 2022)。

蘇祿海和蘇拉威西海位于印度尼西亞與菲律賓之間, 一方面二者被蘇祿群島等諸島所間隔, 另一方面二者又經(jīng)錫布圖通道產(chǎn)生聯(lián)系。圖1a 顯示了蘇祿海一個典型的在蘇祿群島附近激發(fā)的北—西北向傳播的內(nèi)孤立波, 其傳播范圍可波及大部分蘇祿海海盆(張濤 等, 2020)。圖1b 顯示了蘇拉威西海一個典型的在錫布圖島附近激發(fā)的南—東南向傳播的內(nèi)孤立波。此外, 蘇拉威西海還存在大量受蘇拉威西海東南部海脊激發(fā)的西向傳播內(nèi)孤立波(Zhang et al,2020)。兩個源地激發(fā)的內(nèi)孤立波亦可波及廣闊的蘇拉威西海盆。蘇祿海和蘇拉威西海是溝通南海與印尼海的兩大主要通道之一(Han et al, 2009; Qu et al, 2009;Du et al, 2010; Gordon et al, 2012; Cheng et al, 2016),

圖1 蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波傳播影像Fig. 1 Images of internal solitary waves in the Sulu–Celebes Sea

而內(nèi)波致水體混合可改變該海域局地水團(tuán)性質(zhì)(Hurlburt et al, 2011; Nagai et al, 2015), 進(jìn)而對南海環(huán)流格局及印尼貫穿流水體輸運(yùn)等產(chǎn)生潛在影響(Cai et al, 2010; Li et al, 2019)。因此, 深入開展該海域內(nèi)孤立波研究, 不僅對保障該海域航行安全具有實(shí)際意義, 也對南海環(huán)流及印尼貫穿流的研究具有重要科學(xué)意義。

相比于南海等熱點(diǎn)研究區(qū)域(Alford et al, 2015;Xie et al, 2015; Li et al, 2016; Lai et al, 2019; Bai et al,2019; Xu et al, 2021), 該海域內(nèi)孤立波研究無論是在觀測(Tessler et al, 2012; Liu et al, 2019; Zhao et al,2021)或模式(Hurlburt et al, 2011; Nagai et al, 2015)方面均相對偏少。盡管如此, Apel 等(1985)于1980年開展的現(xiàn)場觀測仍在全球海洋內(nèi)孤立波的早期研究中占有一席之地, 這次觀測研究也使得Apel 等推測出蘇祿海內(nèi)孤立波的生成機(jī)制及其主要源地。2009 年, 美國學(xué)者Arnold Gordon 等在開展菲律賓群島區(qū)域過海檻的溢流水輸運(yùn)及水動力過程現(xiàn)場調(diào)查時, 獲得了經(jīng)蘇祿群島激發(fā)的內(nèi)孤立波初期演化特征(Tessler et al, 2012), 這是目前關(guān)于蘇祿海內(nèi)孤立波較為近期的一項(xiàng)現(xiàn)場調(diào)查研究?；诖舜斡^測,Tessler 等比較了有限深理論(Joseph, 1977)與淺水KdV 理論(Korteweg et al, 1895)的適應(yīng)性, 指出二者在刻畫蘇祿海內(nèi)孤立波特征方面各有優(yōu)劣, 并且總體而言, KdV 理論模型刻畫的內(nèi)孤立波特征及能量甚至更為接近觀測結(jié)果。觀測研究還顯示, 即使在我國南海北部水深約3000 多米的海盆處, 弱非線性的淺水KdV 理論模型也被發(fā)現(xiàn)能夠較好地刻畫海洋內(nèi)孤立波的主要特征及相關(guān)過程(Klymak et al,2006; Grimshaw et al, 2014; Huang et al, 2016; Chen et al, 2019)。此外, 大量實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)試驗(yàn)也一致性地顯示, 即使在受到其模型特征標(biāo)度律(model scaling regimes)限制的情形下, 淺水KdV 理論依然比有限深理論模型具有更好的擬合特性(Koop et al, 1981;Segur et al, 1982; Kao et al, 1985)。實(shí)際上, 基于KdV 理論的動力參數(shù)是描述內(nèi)孤立波特征的基本運(yùn)動學(xué)參量。這些參數(shù)被廣泛應(yīng)用于世界大洋(Grimshaw et al, 2007)及諸多區(qū)域海, 包括我國南海(Cai et al, 2014; Liao et al, 2014)及東海(Cho et al,2016)等海域內(nèi)孤立波時空變化特征的研究。

研究還表明, 蘇祿—蘇拉威西海域因受季風(fēng)及南海與太平洋水的共同調(diào)制作用, 環(huán)流格局表現(xiàn)出明顯的時空差異性(Cai et al, 2009; He et al,2017; Hao et al, 2021)。該海域環(huán)流結(jié)構(gòu)的時空差異調(diào)制著該海域內(nèi)孤立波傳播演變的背景環(huán)境, 從而可能對該海域內(nèi)孤立波動力參數(shù)的時空變化產(chǎn)生調(diào)制作用。然而, 現(xiàn)階段依然缺乏該海域內(nèi)孤立波動力參數(shù)時空變化特征的研究。鑒于KdV 理論仍然在該海域具有較好的適應(yīng)性, 我們在本文中擬采用 eKdV 理論模型, 基于 HYCOM(hybrid coordinate ocean model)再分析同化產(chǎn)品, 計(jì)算蘇祿—蘇拉威西海的內(nèi)孤立波動力參數(shù), 并研究其時空變化特征。

1 模型、數(shù)據(jù)及背景介紹

1.1 理論模型及其動力參數(shù)

KdV 理論的基本思想是對控制內(nèi)波特征的小參數(shù)進(jìn)行漸進(jìn)展開, 忽略高階非線性項(xiàng), 并保留低階非線性項(xiàng)(如Choi et al, 1999; Grimshaw et al, 2004;Yuan et al, 2018)。這里, 我們采用保留至二階非線性項(xiàng)的eKdV 理論模型描述該海域內(nèi)孤立波動力參數(shù)的時空變化特征(Apel et al, 2006; Xie et al, 2016),模型控制方程寫為

其中,T、X分別為時、空變量;η為內(nèi)孤立波擾動位移;c為內(nèi)孤立波的線性長波速度, 可通過求解如下特征值問題獲得。

該式在z=0, –H時, 滿足φ=0;H代表水深。式(2)中NB代表背景層化,φ為內(nèi)孤立波線性長波擾動特征分布函數(shù)。盡管除線性速度外, 內(nèi)孤立波速度還受到其非線性部分的影響, 但線性部分仍然對內(nèi)孤立波傳播速度的影響起主導(dǎo)作用。實(shí)際上, 即使對于大振幅強(qiáng)非線性內(nèi)孤立波, 其線性部分依然可達(dá)80%～90%左右。因此, 詳細(xì)評估內(nèi)孤立波線性速度的時空變化對于內(nèi)孤立波準(zhǔn)確到達(dá)時間的研究仍然具有明顯的實(shí)際意義(Xie et al, 2021)。

此外, 式(1)中的a為內(nèi)孤立波的一階非線性參數(shù), 可表述為

當(dāng)α＜0 時, 內(nèi)孤立波為凹陷波; 反之, 當(dāng)α>0時, 內(nèi)孤立波為抬升波; 在α=0 時, 內(nèi)孤立波發(fā)生由凹陷波到抬升波的極性轉(zhuǎn)變。一階非線性參數(shù)α絕對數(shù)值的大小代表內(nèi)孤立波的非線性強(qiáng)度, 其所在的一階非線性項(xiàng)與色散項(xiàng)的平衡關(guān)系對海洋內(nèi)孤立波傳播演化特征起主要的調(diào)制作用。式(1)中的β即為色散參數(shù), 可寫為

式中ξ表示對內(nèi)孤立波模態(tài)特征函數(shù)的非線性修正,其可通過如下非齊次特征值問題獲得

該式在z=0, –H,zmax時, 滿足ξ=0, 其中zmax使得φ(zmax)=1。

1.2 蘇祿—蘇拉威西海表層環(huán)流

為研究蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波動力參數(shù)的時空變化, 我們采用 HYCOM 最新的 3.1 版1/12°高分辨率同化數(shù)據(jù)(global ocean forecasting system 3.1)。前人研究表明, 蘇祿—蘇拉威西海背景環(huán)流表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性差異。例如, 蘇祿海在冬季表現(xiàn)為近似氣旋式的海盆尺度環(huán)流, 而在夏季其表現(xiàn)為明顯的反氣旋式海盆尺度環(huán)流(Cai et al, 2009; Han et al, 2009; He et al, 2017); 并且, 經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)分析結(jié)果表明(Cai et al, 2009),冬季1 月份的氣旋式環(huán)流特征最為顯著, 而夏季8月份的反氣旋式環(huán)流特征最為顯著。兩種不同的環(huán)流格局, 會引起背景水體層化等的時空差異,從而改變內(nèi)孤立波相關(guān)的動力參數(shù)。因此, 我們分別研究冬季及夏季蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波動力參數(shù)的變化, 對HYCOM 數(shù)據(jù)進(jìn)行了月平均處理。圖2a 展示蘇祿—蘇拉威西海冬季1 月份海表環(huán)流特征, 圖2b 展示該海域夏季8 月份海表環(huán)流特征?？梢? 與蘇祿海環(huán)流格局相反, 冬季1 月份蘇拉威西海主要近似表現(xiàn)為反氣旋式環(huán)流, 夏季8 月份則主要表現(xiàn)為氣旋式環(huán)流。而且, 由于蘇拉威西海同時受到較強(qiáng)的西北太平洋水入侵影響,其海表環(huán)流強(qiáng)度總體比蘇祿海大, 特別在 8 月份較為明顯(圖2b)。

圖2 蘇祿—蘇拉威西海海表環(huán)流特征Fig. 2 Characteristics of surface circulation in the Sulu–Celebes Sea

2 蘇祿—蘇拉威西海水體層化時空變化特征

浮力頻率是反映海洋水體層化及內(nèi)孤立波動力參數(shù)變化的主要物理量。采用上述月平均的1 月及8 月份HYCOM 同化數(shù)據(jù), 我們可以計(jì)算得到高分辨率的蘇祿—蘇拉威西海的浮力頻率。通過展示最大浮力頻率(圖3a、b)及其所在深度(圖3c、d), 可以獲得蘇祿—蘇拉威西海水體層化特征的時空差異性。圖3a、b 表明, 總體而言, 無論夏冬, 蘇祿海海盆中水體層化的最大浮力頻率(約0.015～0.017s–1)均稍大于蘇拉威西海海盆的最大浮力頻率(約0.13～0.15s–1)。圖3c 表明, 冬季1 月份蘇祿海盆的最大浮力頻率所在深度(約70～90m)總體上比蘇拉威西海海盆的最大浮力頻率所在深度(約80～90 m)稍淺。然而, 圖3d 則表明, 夏季8 月份蘇祿海盆的最大浮力頻率所在深度(約100～120 m)總體上卻遠(yuǎn)深于蘇拉威西海海盆的最大浮力頻率所在深度(約90～100m)。

圖3 蘇祿—蘇拉威西海水體層化特征Fig. 3 Characteristics of sea water stratification in the Sulu–Celebes Sea

進(jìn)一步, 通過用夏季8 月份的最大浮力頻率及其所在深度分別減去冬季1 月份的最大浮力頻率及其所在深度, 給出蘇祿—蘇拉威西海水體層化的季節(jié)性差異(圖4a、b)?？梢钥吹? 總體而言, 無論是蘇祿海還是蘇拉威西海, 最大浮力頻率的季節(jié)性變化幅度(基本小于0.001s–1)在兩個海盆中的變化均不明顯(見圖4a 等值線)。盡管如此, 圖4b 顯示, 在蘇祿海, 最大浮力頻率所在深度的季節(jié)性差異較為明顯, 最大可達(dá)40～50m, 但是在蘇拉威西海, 除西北角內(nèi)孤立波活動相對較為稀疏的小部分海域外, 最大浮力頻率所在深度的季節(jié)性差異總體較小, 僅為10m 左右。

圖4 蘇祿—蘇拉威西海水體層化季節(jié)差異Fig. 4 Seasonal difference of sea water stratification in the Sulu–Celebes Sea

3 蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波動力參數(shù)時空變化

圖5—8 分別展示了基于公式(2)—(5)計(jì)算的1月和8 月份蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)波線性速度c、一階非線性動力參數(shù)α、色散動力參數(shù)β及二階非線性參數(shù)α1的空間分布。在圖9 中, 進(jìn)一步通過用夏季8 月份減去冬季1 月份的動力參數(shù), 分別獲得了這些動力參數(shù)在冬季和夏季的季節(jié)性差異。

圖5 表明, 無論是冬季1 月或夏季8 月, 由于蘇拉威西海海盆總體水深相對較深, 其線性速度總體約達(dá)2.7～2.8m·s–1, 然而, 由于蘇祿海海盆總體水深相對較淺, 其線性速度僅約1.7～2.1m·s–1。因此, 如圖1a 顯示, 由于蘇祿海海盆總體相對較小的線性傳播速度, 相鄰內(nèi)孤立波波包之間的距離僅約81～108km, 但圖1b 顯示, 由于蘇拉威西海總體相對較大的線性速度, 相鄰內(nèi)孤立波波包之間的距離則可達(dá)122～137km。盡管兩個海域內(nèi)孤立波線性速度的空間差異主要是受到海水深度影響, 但根據(jù)特征方程(2)可知, 兩個海域內(nèi)孤立波線性速度的季節(jié)性差異則主要是由背景環(huán)流格局變化造成的水體層化差異所導(dǎo)致(圖3、4)。例如, 圖9a 表明, 夏季8 月份的蘇祿海內(nèi)波線性速度總體上比冬季1 月份約大0.1m·s–1; 與此相反, 在蘇拉威西海, 夏季8 月份內(nèi)波線性速度總體上卻比冬季1 月份約小0.05m·s–1。

圖5 蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波線性速度c 分布Fig. 5 Linear speed of internal solitary waves in the Sulu–Celebes Sea

此外, 空間上, 圖 5 表明, 蘇祿海海盆南側(cè)(～8°N 以南)線性速度總體比北側(cè)(～8°N 以北)偏大約0.2～0.3m·s–1, 因此, 從圖1a 的內(nèi)孤立波遙感圖像可以看出, 第一、二個內(nèi)孤立波波包之間的距離相較于后續(xù)波包之間的距離偏大約20km。然而, 整個蘇拉威西海盆線性速度的變化則不大, 但圖1b 蘇拉威西海盆遙感圖像則顯示第一、二個波包之間的距離相較于第二、三個之間的距離偏小約15km, 通過觀察各波包中孤立子個數(shù)可以推測, 這主要是因?yàn)楹罄m(xù)波包中內(nèi)孤立波非線性部分速度的顯著增加所導(dǎo)致。

圖6 結(jié)果表明, 總體而言, 蘇祿海海盆區(qū)域內(nèi)孤 立 波 一 階 非 線 性 動 力 參 數(shù)α可 達(dá) 1.0×10–2～1.3×10–2s–1, 然而, 在蘇拉威西海, 其數(shù)值相對較小,僅約0.8×10–2s–1。因此, 相對而言, 蘇祿海區(qū)域內(nèi)波更容易獲得較強(qiáng)的非線性, 因此, 該區(qū)域的內(nèi)波相對更容易發(fā)生分裂并產(chǎn)生非線性內(nèi)孤立波。圖9b 中關(guān)于一階非線性動力參數(shù)α的季節(jié)性差異則表明,蘇拉威西海的一階非線性動力參數(shù)α基本不存在季節(jié)性的差異, 但是在蘇祿海, 夏季8 月份的一階非線性動力參數(shù)α比冬季1 月份高出約3×10–3s–1量級。該季節(jié)變化顯示, 8 月份的蘇祿海區(qū)域相對可能更容易有非線性內(nèi)孤立波的裂變發(fā)生。

圖6 蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波一階非線性參數(shù)α分布Fig. 6 First-order nonlinear parameter α of internal solitary waves in the Sulu–Celebes Sea

圖7 結(jié)果表明, 無論是冬季1 月或夏季8 月, 蘇拉威西海海域的內(nèi)孤立波色散動力參數(shù)β均可達(dá)1.0×106～1.4×106m3·s–1, 但在蘇祿海, 內(nèi)孤立波色散動力參數(shù)β僅約2.0×105～6.0×105m3·s–1, 遠(yuǎn)小于蘇拉威西海海域。這表明, 在蘇拉威西海, 內(nèi)孤立波的色散分裂會被顯著抑制, 不利于內(nèi)孤立波的形成, 但在蘇祿海, 色散動力對內(nèi)孤立波分裂及形成的抑制性則較低, 因此更有利于內(nèi)孤立波的形成。例如, 圖1 中 的 MODIS (moderate resolution imaging spectroradiometer)遙感圖像顯示, 蘇祿海海域一個內(nèi)孤立波波包中分裂形成的內(nèi)孤立子個數(shù)可達(dá)5～10 個左右, 但蘇拉威西海海域的一個內(nèi)孤立波波包中內(nèi)孤立子的個數(shù)至多僅約2～4 個。圖6 和圖7中一階非線性與色散動力的平衡還表明, 蘇祿海內(nèi)波總體而言相對更容易分裂并形成高頻非線性內(nèi)孤立波。圖9c 關(guān)于色散動力參數(shù)β的季節(jié)性差異進(jìn)一步表明, 夏季8 月份蘇祿海和蘇拉威西海的色散動力參數(shù)均減少, 但蘇祿海減少幅度更大, 可達(dá)1×105m3·s–1, 而蘇拉威西海的減弱幅度則相對較小,約0.6×105m3·s–1。因此, 我們發(fā)現(xiàn)一個有意思的現(xiàn)象是, 雖然相比于蘇祿海, 蘇拉威西海域受到西北太平洋水的入侵更為顯著, 但蘇祿海域內(nèi)孤立波動力參數(shù)卻比蘇拉威西海具有更顯著的季節(jié)性變化。

圖7 蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波色散參數(shù)β分布Fig. 7 Linear dispersion parameter β of internal solitary waves in the Sulu–Celebes Sea

類似于圖6 中一階非線性動力參數(shù)α, 圖8 中關(guān)于二階非線性動力參數(shù)α1的結(jié)果表明, 蘇祿海海盆區(qū)域內(nèi)孤立波二階非線性動力參數(shù)強(qiáng)度(0.8×10–4～0.9×10–4m–1·s–1)同樣也表現(xiàn)為強(qiáng)于其在蘇拉威西海的變化(0.3×10–4～0.4×10–4m–1·s–1)。圖9d 的季節(jié)性差異則進(jìn)一步表明, 蘇拉威西海的二階非線性動力參數(shù)基本無季節(jié)性差異, 但是在蘇祿海其季節(jié)性變化則比較明顯。具體而言, 蘇祿海夏季8 月份的二階非線性動力參數(shù)可比 1 月份低約0.3×10–4m–1·s–1。并且, 對比圖6、8 表明, 無論是一階或二階非線性動力參數(shù), 在蘇拉威西海海盆的空間變化均非常微弱, 但在蘇祿海具有較為顯著的空間變化。例如, 1 月份蘇祿海的一階非線性動力參數(shù)自南向北逐漸增強(qiáng), 通過與圖3c 對比發(fā)現(xiàn), 這主要是由于1 月份最大浮力頻率所在深度的空間變化導(dǎo)致。

圖8 蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波二階非線性參數(shù)α1 分布Fig. 8 Second-order nonlinear parameter α1 of internal solitary waves in the Sulu–Celebes Sea

圖9 蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波動力參數(shù)季節(jié)差異Fig. 9 Seasonal difference of the dynamic parameters of internal solitary waves in the Sulu–Celebes Sea

空間上, 蘇祿海盆的兩個非線性動力參數(shù)均比蘇拉威西海盆具有更大的變化幅度。蘇祿海盆的非線性參數(shù)在其東南部及南部海盆區(qū)域較大。蘇祿海盆的色散參數(shù)也具有類似的空間變化特點(diǎn)。但在蘇拉威西海盆, 其兩個非線性參數(shù)的空間變化均較為微弱, 僅色散參數(shù)的空間變化較為顯著, 主要表現(xiàn)為在其南部的部分區(qū)域顯著增大。

蘇祿海各動力參數(shù)較大的季節(jié)性差異主要也受控于蘇祿海最大浮力頻率所在深度的季節(jié)性差異。例如圖4b 表明, 蘇祿海最大浮力頻率所在深度的季節(jié)性變化可達(dá)40m 以上, 也即蘇祿海最大浮力頻率深度季節(jié)性變化幅度約達(dá)40%, 但蘇拉威西海最大浮力頻率所在深度的季節(jié)性差異則僅10m 左右, 也即變化幅度僅約10%。此外, 圖4a 顯示, 蘇祿—蘇拉威西海域最大浮力頻率的季節(jié)及空間變化總體上均不超過0.001s–1, 即時空變化幅度低于8%～10%。因此, 蘇祿—蘇拉威西海環(huán)流引起的水體層化最大浮力頻率所在深度的時空變化可能是造成上述內(nèi)孤立波動力參數(shù)時空變化的根本原因。

總體而言, 上述動力參數(shù)時空變化的結(jié)果表明,相比于蘇拉威西海, 蘇祿海內(nèi)孤立波動力參數(shù)較容易受到海盆尺度環(huán)流變化的影響。因此, 我們在開展蘇祿—蘇拉威西海海域內(nèi)孤立波特征及動力參數(shù)變化研究時, 有必要對局地海盆尺度環(huán)流變化的調(diào)制作用進(jìn)行細(xì)致分析, 特別是在蘇祿海域, 海盆尺度環(huán)流的調(diào)制作用更加顯著且不容忽視。

4 總結(jié)與討論

蘇祿—蘇拉威西海是海洋內(nèi)孤立波活躍區(qū)域之一。大量前人研究表明, 蘇祿—蘇拉威西海域因受季風(fēng)及南海與太平洋水的共同調(diào)制作用, 環(huán)流格局表現(xiàn)出明顯的時空差異性。然而, 關(guān)于該海域環(huán)流格局時空差異性對局地內(nèi)孤立波動力參數(shù)時空變化影響的研究卻較少。文章基于弱非線性假設(shè)的eKdV理論模型, 采用HYCOM 再分析同化數(shù)據(jù), 計(jì)算了蘇祿—蘇拉威西海冬季1 月及夏季8 月的內(nèi)孤立波動力參數(shù), 包括內(nèi)波線性速度c、一階非線性動力參數(shù)α、色散動力參數(shù)β及二階非線性參數(shù)α1, 并研究了其時空變化特征。

基于HYCOM 再分析數(shù)據(jù), 我們對比了蘇祿海和蘇拉威西海的環(huán)流格局, 可以發(fā)現(xiàn)兩個海域環(huán)流格局正好相反。冬季1 月份, 蘇祿海主要表現(xiàn)為氣旋式環(huán)流, 而蘇拉威西海則主要表現(xiàn)為反氣旋式環(huán)流, 但是在夏季8 月份, 蘇祿海表現(xiàn)為反氣旋式環(huán)流, 而蘇拉威西海則表現(xiàn)為氣旋式環(huán)流。由于環(huán)流格局的差異, 蘇祿—蘇拉威西海水體層化也存在著時空差異性。蘇祿海海盆中水體層化的最大浮力頻率及其所在深度均大于蘇拉威西海海盆水體的最大浮力頻率及其所在深度, 并且, 蘇祿海水體最大浮力頻率所在深度存在極為顯著的季節(jié)性差異, 其夏季最大浮力頻率所在深度可達(dá)120m, 比冬季1 月份的最大浮力頻率深度深約40～50m。

雖然相比于蘇祿海, 蘇拉威西海域受到西北太平洋水的入侵更為顯著, 但我們發(fā)現(xiàn), 蘇祿海內(nèi)孤立波動力參數(shù)比蘇拉威西海具有更為顯著的時空變化特征。夏季蘇祿海內(nèi)孤立波線性速度總體上比冬季約大0.1m·s–1; 與此相反, 夏季蘇拉威西海內(nèi)孤立波線性速度卻比冬季1 月份小約0.05m·s–1。無論是一階或二階非線性動力參數(shù), 其在蘇拉威西海海盆的時空變化均非常微弱, 但在蘇祿海則具有較為顯著的時空變化。例如, 蘇祿海夏季一階非線性動力參數(shù)比冬季高出約3×10–3s–1, 但是夏季二階非線性動力參數(shù)卻比1 月份低約3×10–5m–1·s–1。雖然夏季蘇祿海和蘇拉威西海的色散動力參數(shù)均減少, 但蘇祿海減少幅度更大。此外, 除季節(jié)差異外, 相比于蘇拉威西海, 蘇祿海內(nèi)孤立波動力參數(shù)也表現(xiàn)出更為顯著的空間差異。這些結(jié)果表明, 在開展蘇祿—蘇拉威西海內(nèi)孤立波特征及動力參數(shù)變化研究時, 有必要對局地海盆尺度環(huán)流變化的調(diào)制作用進(jìn)行細(xì)致分析, 特別是在變化顯著的蘇祿海, 海盆尺度環(huán)流的調(diào)制作用尤為不容忽視。