南海中尺度涡诱发混合研究

海洋湍流混合过程对大洋的质量、动量、能量输送及全球气候变化具有重要的作用。维持深海混合的主要能量来源于正压潮与地形相互作用产生内潮、中尺度涡与地形产生内背峰波、中尺度涡和惯性振荡与地形相互作用产生的强化的内惯性波，而后者对大范围垂向强混合的研究越来越显示出重要地位。南海蕴含着丰富的中尺度涡，当它们和近惯性运动与地形相互作用时，将激发近惯性共振运动，使中尺度涡能量向近惯性内波转移，增强了深海混合。因此，南海深层中尺度涡触发混合研究具有重要的科学意义，它将为揭示南海深层混合机制提供一个新的途径。.本课题将针对中尺度涡和惯性振荡与地形相互作用机制和混合机理等关键科学问题，重点开展中尺度涡、内波和混合同步连续观测、内波生成解析理论、大洋背景内波GM谱改进、混合机制和混合参数化模型等方面研究；阐明中尺度涡和惯性振荡与海底相互作用下内波生成机制，给出内波解析结构，揭示内波混合机制，建立混合参数化模型。

海洋湍流混合过程对大洋的质量、动量、能量输送及全球气候变化具有重要的作用。维持深海混合的主要能量来源于正压潮与地形相互作用产生内潮、中尺度涡与地形产生内背风波、中尺度涡和惯性振荡与地形相互作用产生的强化的内惯性波，而后者对大范围垂向强混合的研究越来越显示出重要地位。南海蕴含着丰富的中尺度涡，当它们和近惯性运动与地形相互作用时，将激发近惯性共振运动，使中尺度涡能量向近惯性内波转移，增强了深海混合。因此，南海深层中尺度涡触发混合研究具有重要的科学意义，它将为揭示南海深层混合机制提供一个新的途径。项目开展了南海中尺度涡及其诱发混合的研究，揭示了不同极性的中尺度涡对混合的不同影响，探讨了中尺度涡对混合的影响方式、途径及强度，给出了南海混合三维分布的空间结构，探究了中小尺度动力过程（如中尺度涡和内孤立波）对南海物质和热量的输运作用。在该项目的支持下，得到了以下重要研究成果：（1）在国际上首次刻画了南海垂向混合的三维空间分布；（2）发现南海及西北太平洋的中尺度涡能够通过增大背景流剪切增强海洋的垂向混合；（3）在南海发现不同极性的中尺度涡通过改变风生近惯性内波的传输路径来影响海洋的垂向混合，总体而言暖涡更有利于强混合的发生；（4）揭示了海洋混合对中尺度涡的消亡具有重要作用，给出了中尺度涡消亡时间关于海洋混合的解释表达式；（5）揭示了南海中尺度涡和内孤立波对物质和热量具有不可忽略的输运作用。除了以上研究成果外，课题组还完成了为期8个月的中尺度涡、内波和混合的多尺度联合同步观测，为以后进一步开展中尺度涡诱发混合机制研究、改进现有混合参数化方案，奠定了良好的数据基础。