全球大洋中层中尺度过程的特征与机制分析

中尺度过程是海洋中最丰富、能量最集中的运动形态。卫星遥感技术的发展虽然显著提高了对海面中尺度过程的研究和认识，但是对于大洋中层的中尺度过程研究受限于观测技术的发展而相对滞后。Argo计划的实施为开展中层的中尺度过程提供了契机。本申请在前一个基金项目研究成果的基础上，继续延伸开展利用Argo观测数据分析全球尺度上大洋中层的中尺度过程，研究其整体特征、变化规律和动力机制。这项工作对于进一步了解大洋中层环流及其在全球热盐环流和全球气候变化中的作用具有重要意义。

以往大家普遍认为中层海洋环流的变异是平滑缓慢的。但是随着Argo浮标的使用，对于中深层海洋的观测数据逐步增多，我们逐步发现中深层海洋很可能也具有空间尺度较小、时间变化较快的变率。本项目的主要目标就是希望通过对Argo计划观测数据的分析，获得全球尺度上中层中尺度过程的空间分布、传播速度与方向、振幅等关键要素的特征，并分析维持大洋中层的中尺度过程的动力机制，为进一步开展中层环流及其在全球气候变化中作用的研究奠定基础。.本项目的主要研究内容分为两个方面：（1）大洋中层中尺度过程的特征分析，主要是从全球尺度上分析了解大洋中层的中尺度过程，其中着重分析南大洋南极中层水、北太平洋中层水和北大西洋中层的中尺度过程；（2）维持大洋中层中尺度过程的动力机制分析，主要是针对不同海域中层的中尺度现象，研究上层海洋结构变化对中层中尺度过程的影响作用。.按照研究计划，项目分析了南大洋南极中层水、北太平洋中层水和北大西洋中层的中尺度过程，初步给出了不同海域中层中尺度现象的空间分布和变化特征，并分析了形成中层中尺度现象空间分布的原因以及维持其变化的可能的动力学机制。主要结果包括：.（1）指出大洋中层（混合层以深，1500~2000米以浅，下同）中海洋的运动很可能具有空间尺度较小（~100km），时间尺度较快（季节内）的变化过程，这与以往中层海洋观测数据显示的特征明显不同。这里我们将之定义为大洋中层的中尺度现象，以区别于海盆尺度的大尺度过程。我们同时也可以将之称为中尺度涡，但是由于受到观测数据的限制，还很难象表层中尺度涡的研究那样给出中尺度涡的大小、强度等特征估计。 .（2）发现大洋中层的中尺度现象具有向西传播的Rossby波特征，并且具有显著的空间分布，其中在中纬度区域比较明显，特别是南极中层水和北太平洋中层水所在深度和区域，而在纬度低于25度的热带海域，这种特征不是很明显；.（3）分析了大洋中层产生中尺度现象的主要物理机制，指出中层海洋等密度面的倾斜导致的斜压不稳定很可能是中尺度现象获取能量并成长的关键，同时指出这也是大洋中层中尺度现象在中纬度海域比较明显的原因之一。