罗士浩 , 经志友 闫桐 郑瑞玺 , 曹海锦, 齐义泉

1. 热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所), 广东 广州 510301;

2. 中国科学院大学, 北京 100049;

3. 河海大学海洋学院, 江苏 南京 210098

次中尺度现象通常表现为细长的涡丝、涡旋、锋面等结构特征, 水平尺度小于一阶斜压罗斯贝变形半径, 生命周期在几小时到几天之间(Bracco et al, 2019)。次中尺度过程作为中尺度和小尺度之间的物理过程, 具有较大的垂向涡度(Thomas et al, 2008), 同时具有地转和非地转动力特征(Thomas et al, 2013; McWilliams, 2016; Gula et al, 2019)。已有的观测和理论研究表明, 次中尺度过程引起的垂向速度比中尺度过程高一个量级, 可以显著促进上层海洋的垂向物质输运和生物地球化学循环(D’Asaro et al, 2011; Mahadevan, 2016; Zhang et al, 2019)。此外, 通过混合层再层化, 次中尺度过程可促使中尺度能量向小尺度传递, 因而在海洋中小尺度能量串级中扮演着重要的角色(Ferrari et al, 2009; Zhang et al, 2016)。上层海洋的次中尺度过程与涡旋、锋面等中尺度动力过程密切相关(Thomas et al, 2008; Mensa et al, 2013; 罗士浩 等, 2016)。锋面海域具有较强的斜压性, 在风场强迫及热力损失等作用下, 易于引起混合层斜压不稳定(Thompson et al, 2016)。混合层斜压不稳定的发生使混合层中的有效位能向次中尺度动能转化, 有助于在中尺度涡旋边缘和锋面海域产生次中尺度现象(Callies et al, 2015)。而锋生作用能迅速增强锋面的水平浮力梯度, 破坏锋面地转平衡, 产生锋面不稳定, 引发中尺度涡旋及锋面海域的次中尺度过程(Capet et al, 2008a; McWilliams, 2016; 郑瑞玺 等, 2018)。

卫星高度计 AVISO (Archiving Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data, http:// www.aviso.oceanobs.com)监测结果显示, 黑潮延伸体海域存在丰富的中尺度涡旋, 在季节变化尺度上夏季的中尺度涡动能最大(图1)。……