台湾岛周边海域是内孤立波和内潮的频发区，针对该区域开展相关研究，揭示内孤立波和内潮的生成演化过程，对于深入理解该区域的海洋内部能量交换和传递十分关键。另一方面，研究成果对于台湾岛周边海域的海洋环境安全保障，海上工程设施的建设等也具有应用价值。

因此，本文首先基于高精度、非静力数值模型探究了东海南部台湾岛东北陆架陆坡区内潮和内孤立波的生成和演化过程。数值模拟结果显示该区域的内孤立波生成过程复杂并向多个方向传播，生成的内孤立波最大振幅能达到50米。这些内孤立波主要通过两种方式生成。第一种是通过局地的潮流和地形相互作用生成，第二种则是通过远场内潮（宜兰海脊处生成）在陆架陆坡区的非线性演化生成。由于台湾岛东北陆架陆坡区地形较为复杂，因此通过局地潮流和地形相互作用生成的内孤立波传播方向复杂多变，而通过远场内潮非线性演化机制生成的内孤立波传播方向相对单一。远场内潮在宜兰海脊处生成后向北传播，跨越冲绳海槽，最终到达大陆坡区域，并在距离宜兰海脊约80千米的地方非线性裂变生成内孤立波。此外，该区域的黑潮对内潮和内孤立波的传播和演化都有较强的调制作用。而该区域生成的斜压潮能量大部分都在海底峡谷区域耗散掉了，并强化了局地混合。

其次，本文研究了台湾海峡南部陆架陆坡区内孤立波的生成和演化过程，探究了该区域内孤立波的潜在源区。为了理清该区域的内孤立波的主要生成机制，我们基于高精度、非静力模型对该区域局地潮流和地形相互作用以及吕宋海峡传来的内潮非线性演化这两个过程分别进行了模拟。结果显示在台湾海峡南部陆架陆坡区，两个过程都能生成内孤立波，但生成的内孤立波有明显差异。局地潮流和地形相互作用生成的内孤立波相对较弱，振幅仅在10米左右。由吕宋海峡传播而来的内潮在陆架陆坡区非线性演化生成的内孤立波的振幅可达30米，和前人观测接近。另外，两个过程中内孤立波产生的位置也不一致。远场内潮波向岸演化生成内孤立波的位置要更靠近陆架坡折，而局地潮流和地形相互作用生成内孤立波的位置则更靠近大陆架。同时敏感性实验还表明，不同强度的远场内潮传播到台湾海峡南部陆架陆坡区后，生成的内孤立波的振幅会随着远场内潮增强而增大，但是传播到大陆架上的内波能量占初始远场内潮能量的比例却基本不变，说明传播到大陆架上的内波能量比例受远场内潮能量强度的影响不大。

另外，本文还探究了台湾海峡南部陆架陆坡区内潮的生成和演化情况。模拟结果显示台湾海峡南部陆架陆坡区存在多个内潮的源区，生成了向南海海盆传播和向大陆架传播的内潮。该区域存在多个海底峡谷，都对应较强的内潮生成。同时，这些海底峡谷也是内潮能量的高耗散区。

第1章  引言       1

1.1  海洋内波      1

1.2  研究海洋内波的意义   4

1.3  研究现状      5

1.3.1  台湾岛南侧吕宋海峡内潮和内孤立波的研究       5

1.3.2  台湾海峡南部内潮和内孤立波的研究    7

1.3.3  台湾岛东北部内潮和内孤立波的研究    8

1.4  本文的主要内容   8

第2章  MITgcm模式介绍 9

2.1  MITgcm模式简介       9

2.2  模式控制方程和边界条件   10

2.3  模式的非静力近似      11

2.4  模式并行计算      12

第3章  东海南部内潮以及内孤立波的生成和演化       15

3.1  引言      15

3.2  方法      16

3.2.1  模型设置    16

3.2.2  斜压能量方程    18

3.2.3  变系数KdV方程      18

3.2.4  模型验证    19

3.3  模式结果      22

3.3.1  内孤立波的分布和特征    22

3.3.2  内孤立波的主要传播路径       23

3.3.3  内孤立波的时间序列       25

3.3.4  内孤立波主要的生成源区和生成机制    27

3.3.5  黑潮的影响       31

3.4  能量分析      35

3.4.1  内潮能量收支    36

3.4.2  斜压潮能量通量各项的贡献    37

3.5  模式分辨率的影响      41

3.5.1  模型分辨率对于内孤立波的影响    41

3.5.2  模型分辨率对于内潮波的影响       46

3.6  本章总结与讨论   47

第4章  台湾海峡南部内孤立波的生成和演化       49

4.1  引言      49

4.2  背景      49

4.2.1  地形和层结       49

4.2.2  潮流情况，远场内潮和背景环流    51

4.3  模式设置      51

4.4  模拟结果      53

4.4.1  局地生成    53

4.4.2  远场内潮分裂生成的内孤立波       58

4.5  结论和讨论   65

第5章  台湾海峡南部陆架陆坡区内潮的生成和演化    67

5.1  引言      67

5.2  模型设置和验证   67

5.3  模式结果      69

5.3.1  内潮的源区分布和能量通量    70

5.3.2  斜压潮流速和斜压潮动能       72

5.3.3  斜压潮能量的耗散    74

5.4  本章总结与讨论   75

第6章  结论和展望    77

6.1  本文主要结论及创新点      77

6.2  未来工作展望      78

参考文献       79

致谢       90

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果    91