海洋科学学术讲座预告第537期:表层涡旋向次表层涡旋的转变机制

       次表层涡旋广泛存在于全球海洋中，然而对其发生机制，尚未有全面的认识。前人研究指出，次表层涡旋可由表层涡旋转变而成。本研究基于涡分辨的全球海洋环流模式结果，通过研究一个气旋涡由表层向次表层转化的案例，提出了一种较普适的转变机制。结果显示，当表层涡沿非平行分布的背景等密度面传播时，海洋内部平均势能会转化为涡动能，同时，涡旋的次表层在背景等密度面拉伸作用下转变为透镜状；在位涡守恒约束下，涡旋次表层涡度随之增强，最终转变为次表层强化涡。进一步设计了多组无外力强迫的理想数值实验，结果与理论预期高度一致，清晰再现了表层涡旋向次表层涡旋转化的过程，证实了非平行等密度面在转变过程中的关键控制作用。讨论指出，在实际海洋中，由于时空变异，或大尺度风应力与热通量等外部强迫作用，可造成涡旋移动方向上普遍存在的非平行等密度面结构，为涡旋形态转变提供了基本条件，因此涡旋形态转变是普遍的物理现象。