近日，中国科学院海洋研究所海洋中小尺度动力学研究组在Journal of Physical Oceanography上发表最新研究成果，提出在非平行等密度面下，表层涡旋向次表层涡旋的转变机制。这一发现为理解海洋中尺度涡旋垂向结构转变过程提供了新的视角。

中尺度涡旋广泛存在于全球海洋，是海洋能量级联与再分配过程中的关键动力结构。长期以来，卫星高度计观测到的大多数中尺度涡旋呈现表层强化、类似第一斜压模态的结构特征。然而，越来越多的现场观测表明，海洋中还广泛存在一类能量在海洋内部增强、垂向结构类似第二斜压模态的次表层涡旋。这类涡旋往往具有较长生命周期，在调控海洋水平输运、垂向混合以及物质再分配方面发挥着重要作用。而对于表层涡旋与次表层涡旋之间的结构转变过程，目前的研究仍缺乏系统深入的认识。

本研究基于涡分辨的全球海洋环流模式数据，对北太平洋副热带东部海域大量中尺度涡旋的转变过程进行了系统分析，发现该区域普遍存在寿命较长的次表层涡旋，并识别出表层涡旋向次表层涡旋转变的频繁事件。通过对典型气旋涡个例的温度、涡动能收支以及位涡动力学分析，揭示了一种新的涡旋结构转化机制：当表层强化的中尺度涡旋沿不平行分布的背景等密度面传播时，海洋内部平均势能通过斜压转化率向涡动能的释放；同时，涡旋的次表层结构在背景等密度面拉伸的作用下转变为透镜状；在位涡守恒的约束下，涡旋次表层涡度随之增强，最终转变为次表层强化的中尺度涡旋。为了进一步验证该机制，利用MITgcm开展了一系列理想化数值实验，成功再现了这一结构转变过程。

图1 表层涡旋向次表层涡旋的转化过程

图2 非平行等密度面下表层涡旋向次表层涡旋的转化机制

这一研究突破了以往主要将涡旋垂向结构转变归因于风应力或热通量等外部强迫的认识，指出海洋内部非平行等密度面结构在调控涡旋垂向结构转化中的关键作用。论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士研究生王卓越，通讯作者为海洋所刘传玉研究员。研究得到了国家自然科学基金等项目支持。

论文信息：

Wang, Z., and C. Liu*, 2026: Subsurface Eddies Transited from Surface Eddies over Non-parallel Background Isopycnals. J. Phys. Oceanogr., , e250232, https://doi.org/10.1175/JPO-D-25-0232.1.