亚中尺度涡旋:海洋中的星河

• 作者: 董济海 董昌明
• 来源期刊: 科技纵览
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 本期关注
• 页码范围: 56-58
• 页数: 3页
• 语种: 中文

摘要

亚中尺度涡旋空间尺度介于0.1～10公里之间,时间尺度在1天左右,受限于时空尺度,它一直游离于人们的视野之处.近10年,随着计算机计算能力的快速提高和观测手段的进步,人们逐步开始揭开亚中尺度过程神秘的面纱.海洋学家基于理论、观测和数值模拟等手段的研究结果,逐渐让人们意识到亚中尺度涡旋的重要性.它不但是回答海洋能量如何从大尺度到小尺度传递的关键环节,更是维持海洋上层生态环境重要的"泵". 目前针对亚中尺度过程的理论和观测研究十分有限,大多数工作是基于高分辨率的数值模拟开展.图 1 给出了全球高分辨率模型MITgcm LLC4320模型(空间分辨率1/48o)模拟得到的黑潮延伸体区上层罗斯贝数的分布(Ro=ζ/f,ζ=vx-uy为相对涡度垂直分量,f为科氏参数).罗斯贝数反映了运动的尺度特征,对于大、中尺度运动,罗斯贝数远小于1,而对于亚中尺度,罗斯贝数接近于1.从图中可以看到,在黑潮延伸体区的海洋上层,广泛存在着罗斯贝数接近于1的动力过程,其中十分明显的便是亚中尺度涡旋.图1的下图给出了黑色矩形框中区域的放大图,可以让我们更为清楚地看到这些亚中尺度涡旋的分布特征,它们似宇宙中的星河布满整个海洋,并如星河一样旋转.对比不同时间的罗斯贝数的分布,我们还可以发现,亚中尺度涡旋的分布在时间上并非一成不变,而是"时有时无"的.在夏季(图1中9月份),我们几乎很难看到亚中尺度涡旋的存在;而到了冬、春季(图1中3月份),亚中尺度涡旋变得异常活跃.