近日，海洋科学学院物理海洋和数值模拟研究所在西北太平洋涡旋垂向结构特征及其模态分析方面取得新进展，相关文章《Vertical structure of mesoscale eddies in the northwestern Pacific: vertical normal modes analysis》发表于物理海洋领域期刊《Ocean Dynamics》。论文第一和通讯作者为我院教师时云龙博士。

中尺度涡旋是海洋能量和物质输送的重要载体，其垂向结构决定了能量在海洋表层与深层之间如何交换，是理解海洋内部动力过程的核心问题之一。然而，由于海洋观测资料的局限，涡旋的垂向结构长期以来难以系统量化。本研究基于Argo剖面观测数据，采用垂向模态分析方法，系统探讨了西北太平洋北赤道流（NEC）、副热带逆流（STCC）、黑潮延伸体（KE）和亲潮（OC）四个海区中气旋与反气旋式涡旋的垂向结构特征及其动力机制（图1）。研究表明：涡旋垂向结构主要由正压模和第一斜压模决定，前两模态可解释约80%的垂向结构变化；从赤道向极地，涡旋中正压模的权重比例逐渐增大，且气旋式涡旋的正压模权重比例通常高于反气旋式涡旋；涡旋的垂向结构在低纬海域呈表层增强型，在高纬海域呈深层穿透型，其中气旋式涡旋的影响深度通常大于反气旋式涡旋（图2）。机制分析表明，较弱的海水层结导致较高的正压模权重比例、更深的涡旋影响深度，并促进能量向深海的传递。此外，非线性相互作用在调节涡旋正压与斜压能量分布中起着重要作用。

图1西北太平洋研究海域示意图。红色点表示反气旋式涡旋内部的Argo剖面位置，蓝色点表示气旋式涡旋内部的Argo剖面位置

图2（a）合成涡旋垂向结构;（b）合成涡旋影响深度;（c）反气旋式涡旋垂向结构各模态权重比例;（d）气旋式涡旋垂向结构各模态权重比例

本研究揭示了西北太平洋不同海域、不同类型涡旋在垂向结构与能量分布上的规律，为理解中尺度过程如何影响深层海洋能量传递提供了新的物理视角。

论文引用

Shi, Y. (2025). Vertical structure of mesoscale eddies in the northwestern Pacific: vertical normal modes analysis. Ocean Dynamics, 75: 70. https://doi.org/10.1007/s10236-025-01716-0

作者简介

时云龙，海洋科学学院讲师，博士毕业于中国科学院海洋研究所。主要从事海洋动力学、海洋数值模拟等研究。近年来以第一作者在Ocean Dynamics、Journal of Marine Systems、Journal of Oceanology and Limnology等国内外期刊发表SCI论文7篇，授权发明专利2项。