[导读]研究利用SWOT卫星的1日重复轨道数据，观察了Banda和Molucca海域的内部孤立波。这些波是通过半日潮流与地形相互作用生成的，波高为10-20 cm，波速快于区域内的一阶重力波速度。此外，研究发现这些孤立波的波幅受到区域潮汐周期（如春潮和小潮）的调制，并且在季节性上也受海洋上层密度结构的影响。通过将SSH数据转换为内部压力信号，研究量化了与这些孤立波相关的能量通量，Banda海的能量通量为5 kW/m，而Molucca海则为2 kW/m。
印度尼西亚群岛周围海域的地理特性（丰富的岛屿海峡和海底障碍）使其成为内部孤立波（ISWs）生成的热点。这些波是由于强大的潮汐流与海底地形之间的非线性相互作用产生的。ISWs不仅通过其传播路径携带动量和能量，还通过远场的湍流混合影响区域的海洋动力学过程。
过去许多研究使用了合成孔径雷达（SAR）和其他遥感技术来探测世界海洋中的非线性ISWs信号，包括在印度尼西亚海域。2022年12月发射的SWOT任务，利用Ka波段雷达干涉仪（KaRIn）提供了高分辨率、二维的海面高度（SSH）观测。与传统的垂直入射高度计相比，SWOT在5公里波长上的噪声底限降低了一个数量级，全球平均的均方根噪声水平约为0.25厘米。
在印度尼西亚海域，先前的观测表明，ISWs的等密线波动幅度可达到50-100米，这可以引起海面高度在10-20厘米的变化。SWOT的120公里宽度测量和改进的空间分辨率使其非常适合检测非线性ISWs的信号。
不同于SAR和MODIS观测，SWOT直接测量SSH，这是与海洋内部压力信号相关的动态属性。文章展示如何利用这些SSH信号，不仅捕捉ISWs的运动特征，还能量化其能量特性，包括深度整合的动能、可用势能和能量通量。
在SWOT卫星的1日重复轨道观测中，Banda和Molucca海域展示了明显的内部孤立波（ISWs）特征，主要表现为多个半圆形波峰，主导波峰的海面高度异常达10-20厘米。ISWs的生成源于Ombai海峡和Lifamatola海峡，与此前基于SAR和高度计数据的研究一致。通过SSH异常数据的时间序列分析，发现ISWs表现出两周调制，其出现频率与潮流强度相关，并滞后春潮-小潮周期约2天。此外，频闪效应在SWOT的CAL/VAL阶段导致了ISWs的虚假南向传播现象。
在Banda和Molucca海域，观测到的内部孤立波（ISW）波段长度分别为142公里和135公里。通过将这些长度除以$M_2$潮汐周期，计算出ISW沿轨传播速度分别为3.18 m/s和2.80 m/s。为了得到径向传播速度，计算了SWOT观测路径与ISW传播方向之间的平均夹角，并相应修正，得到Banda和Molucca海域的径向传播速度分别为3.02 m/s和2.74 m/s。
这些传播速度比基于垂直本征模分解计算的理论模式1内部重力波速度（$c_1$）略大，主要由于ISW的非线性效应。使用Korteweg-de Vries（KdV）方程解析，考虑到非线性和色散效应，得出Banda和Molucca海域的ISW相速分别为3.00 m/s和2.74 m/s，与观测结果一致，验证了ISW作为大振幅非线性波的特征。
此外，SWOT 1日重复轨道观测显示，Banda海域的ISW幅度随着上层海洋分层的季节性变化呈现出逐渐减小的趋势，而Molucca海域的幅度变化较小，这与两海域上层海洋的密度剖面和浮力频率（$N^2$）的季节变化相吻合。
在能量学分析中，作者利用 SWOT 卫星的 KaRIn 数据计算了 Banda 和 Molucca 海域内部孤立波（ISW）携带的能量通量。通过识别局部 SSH（海面高度）峰值，转换为最大等密线位移后，计算了 ISW 的能量通量。典型的 ISW 在 Banda 海的能量通量为 74.8 kW/m，Molucca 海为 74.6 kW/m。通过对所有可用周期的数据进行平均，研究展示了在 Banda 和 Molucca 海域的时间平均能量通量，分别在中部盆地达到 5 kW/m 和 2 kW/m。结果表明，Banda 海中部的能量传输主要由 ISW 主导，而在 Ombai 海峡附近则由内部潮汐主导。
在 CAL/VAL 阶段结束后，SWOT 于 2023 年 7 月 21 日进入 21 天重复的科学任务阶段。图 6 显示了科学任务周期3（9月1日至21日）中印尼海域的 SSH 异常图。相比 CAL/VAL 阶段的单一轨道，在科学任务阶段，印尼海域几乎完全覆盖，除了少数狭窄的俯视与轨间缺口。分析表明，除了 Banda 和 Molucca 海，Sulu 和 Celebes 海也存在明显的 ISW 信号，但在 Makassar 海峡并未检测到显著的 ISW 信号，尽管此前使用 SAR 和 MODIS 数据的研究强调了该海峡的 ISWs 现象。9 月的上层海洋层结较弱，可能不利于 ISW 的生成，未来需要更长时间的 SWOT 数据以进一步探索整个印尼海域的 ISW 现象。