By OCAdmin in 本所消息 on

一項由科技部、美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)、美國海軍研究署(Office of Naval Research, ONR)共同支助研究東沙環礁東邊海域內孤立波(Internal solitary wave)之國際聯合實驗於2019年5月展開。參與聯合研究的人員計有臺大海洋所詹森教授、楊穎堅副教授、張明輝副教授、中山大學曾若玄教授、美國海軍研究院(Naval Postgraduate School)之Dr. D. Ben Reeder、美國海軍實驗室(Naval Research Laboratory)之Dr. Dong-Shan Ko、美國加州大學爾灣分校(University of California, Irvine)之Dr. Kristen Davis、及Soliton Ocean Services之Dr. Steve Ramp等。自2000-2015年間臺美合作揭發南海北部巨大內孤立波並在Nature發表論文以來(Alford et al., 2015)，該海域內波科學一直廣受國際重視。延續先前的成果，這次實驗目的在探討東沙環礁東邊海域的內孤立波之波碎及增強海洋混合能力的過程。

以Dr. Kristen Davis為首的加州大學爾灣分校的團隊於5月9日搭機飛往東沙島，將一條光纖溫度計串(Distributed Temperature Sensing, DTS)布放於東沙環礁的東邊前礁(fore reef)海域，自水深1m處向東延伸至水深130 m，總長度達5000 m。另方面，本所研究團隊搭乘海研一號研究船於5月13日自高雄港出發前往東沙島海域，於5月19日順利將3組底碇式都卜勒流剖儀及3組高解析度溫度計串的錨碇儀器，分別放於水深100 m、300 m、500 m的海域(圖1、2)。

接著由本所楊穎堅副教授帶領台大、中山、美國海軍研究院、美國Soliton Ocean Services所組成的研究團隊，搭乘海研三號研究船於5月18日自高雄港出發，前往東沙環礁東邊海域進行內孤立波觀測。途中在水深2000 m與1000 m處，分別將兩組Pressure sensor equipped Inverted Echo Sounder (PIES)布放入海，及一具水下滑翔觀測儀(Seaglider)放於水深1000 m海域，Seaglider於該地點停留一週，定點上下觀測當地內波造成的水文變化，資料均由衛星通訊即時回傳至本所，供坐鎮於本所的Dr. Dong-Shan Ko進行數值模擬結果與觀測比較。研究船施放Seaglider後，隨即航行至水深400 m處，施放一組由本所開發的深海海床温度壓力記錄儀(圖3)，完成整個錨碇陣列，這是史上頭一次自水深2000 m至1m的內孤立波觀測錨碇陣列，成果令人期盼。

完成錨碇儀器佈放工作後，研究團隊在船上接收Dr. Dong S. Ko所提供的內波預報資訊，搭配紊流剖面觀測儀(Vertical Microstructure Turbulence, VMP)、可棄式溫深儀(Expendable Bathythermograph, XBT)、X-band航海雷達、迴聲測深聲納等先進儀器，進行內孤立波的追蹤觀測。在追蹤過程中，研究團隊首次發現內孤立波傳遞至東沙環礁的東邊前礁時，因受地形抬升影響，內孤立波內部產生激烈的流切不穩定，形成罕見的凱爾文-荷姆霍茲不穩定現象(Kelvin–Helmholtz Instabilities)，如圖4。相關的研究尚在進行中，研究團隊預計於6月21日再次搭乘海研三號出海，回收所有的錨碇觀測儀器，期望順利成功。(圖/文 楊穎堅 2019/6/19)

圖1: 研究團隊搭乘海研一號研究船於東沙環礁東邊海域施放底碇式都卜勒流剖儀(連政佳攝影)。

圖2: 自水深2000 m至100 m的錨碇儀器陣列位置。底圖為2019年5月16日02:55 (UTC)的MODIS衛星影像圖，該圖顯示一組內孤立波群由東向西傳遞，以及一組自東沙環礁反射之向東傳遞內孤立波群。

圖3: 本所自行開發的深海海床温度壓力記錄儀即將布放入海(連政佳攝影)

圖4: 迴聲測深聲納所測得位於內孤立波內部的凱爾文-荷姆霍茲不穩定現象。