世界上一些最大的海浪幾乎不可能被看到。與海嘯或巨浪等其他大型海浪不同，這些被稱為內波的海浪並不在海面上起伏。相反，它們在水下移動，如果沒有衛星影像或複雜的監測裝置，就無法被檢測到。儘管它們具有隱藏的特性，但內波是海洋水動力學的基本組成部分，將熱量傳遞到海洋深處，並將冷水從下方帶上來。而且它們可以達到驚人的高度——有些高達摩天大樓。
麻省理工學院的研究員湯姆·皮科克（Tom Peacock）說，由於這些波浪參與海洋混合以及熱量的傳遞，因此瞭解它們對於全球氣候建模至關重要。大多數全球模型未能充分考慮內波的影響。*皮科克說：“如果我們想要更準確的氣候模型，我們就必須能夠捕捉到這樣的過程。”
皮科克和他的同事們試圖做到這一點。他們發表在11月《地球物理研究快報》上的研究，重點關注在呂宋海峽產生的內波，該海峽分隔了臺灣和菲律賓。據認為，該地區的內波是世界上最大的內波之一，可達約500米高。“這與紐約剛剛建成的自由塔的高度相同，”皮科克說。
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儘管科學家們知道在中國南海及其他地區存在這種現象，但他們並不確切知道內波是如何形成的。為了找出答案，皮科克和來自麻省理工學院和伍茲霍爾海洋研究所的一組研究人員與法國國家科學研究中心合作，使用了那裡一個名為科里奧利平臺的巨大設施。這個直徑約15米的旋轉平臺以可變速度旋轉，可以模擬地球的自轉。它還有牆壁，這意味著科學家可以用水填充它，並建立各種海洋情景的精確、大規模模擬。
皮科克和他的團隊建立了一個呂宋海峽的碳纖維樹脂比例模型，包括島嶼和周圍的海底地形。然後，他們用不同鹽度的水填充平臺，以複製海峽中發現的不同密度，密度較大、含鹽量較高的水在下方，密度較小、含鹽量較低的水在上方。將小顆粒新增到溶液中，並用來自下方的燈光照射，以追蹤液體的移動方式。最後，他們使用兩個大型柱塞重新建立了潮汐，以觀察內波本身是如何形成的。
呂宋海峽的獨特雙脊形狀的水下地形，被證明是產生水下波浪的原因。當潮汐漲落並且水流過海峽時，較冷、密度較大的水被向上推過山脊，進入上方較暖、密度較小的水層。這種作用導致由較暖的水拖曳的較冷的水團產生內波。當這些波浪向陸地移動時，它們會變得更陡峭——就像海灘上的海浪在撞擊海岸之前會變得更高一樣——直到它們在大陸架上破碎。
該論文的第一作者、目前在圖盧茲流體力學研究所從事博士後研究的馬蒂厄·梅西耶（Matthieu Mercier）解釋說，內波撞擊大陸架會導致海水混合，將較暖的水向下推，並將較冷的水向上拉。但他說還有一個生物學組成部分：“當你這樣混合時，你會為生活在該地區的生物帶來更多的養分，”例如浮游生物和珊瑚。
來自同一研究專案的另一個研究團隊也能夠設計出一個數學模型來描述這些波浪的運動和形成。*雖然該模型專門針對呂宋海峽，但它仍然可以幫助研究人員瞭解內波在全球其他地方是如何產生的。最終，這些資訊將被納入全球氣候模型，使其更加準確。“在這些[全球氣候]模型的背景下，很明顯內波在驅動海洋環流中發揮著作用，”皮科克說。*
*編者注（2014年1月23日）：在釋出後，對三個帶有星號的句子進行了編輯：前兩個被更改為糾正原始陳述中的錯誤；第三個用於澄清引用的歸屬。