揭示台湾以东涡流地形相互作用的能量特征

近日，中国科学院海洋研究所研究员尹宝树团队在涡-流-地形相互作用过程中的跨尺度能量串级研究方面取得新进展，研究成果发表于《物理海洋学杂志》。

台湾东北水深变化剧烈，多尺度动力过程复杂，该区域是太平洋西传的中尺度涡旋与西边界流黑潮相互作用最为强烈的区域，涡旋、黑潮和地形的相互作用影响了向东海的物质能量的输送，该区域的研究具有重要的科学意义与应用价值。

控制试验、气旋涡与反气旋涡试验中，台湾以东不同区域跨尺度能量串级示意图。  海洋研究所供图

然而，传统的涡流相互作用研究多基于时间分离，无法准确刻画该海域多尺度运动之间的能量串级及通量。

尹宝树团队基于已开发的区域海洋模式，构建理想中尺度涡旋，在粗粒化物理模型框架下系统地研究了复杂地形、黑潮与中尺度涡之间非线性相互作用引起的跨尺度动能串级。

研究发现，台湾以东特殊的海底地形与西北向的黑潮入侵流相互作用，在台湾东北诱导出了大尺度运动正向、小尺度运动逆向，都向中尺度进行能量串级的独特特征。

机制分析表明，平均流相对于地形梯度的方向，决定了罗斯贝数的大小和能量串级的方向。大尺度环流则通过改变水平剪切和正压不稳定改变能量串级的强度。

研究还发现，相对气旋涡而言，非线性动力过程引起的动能串级对反气旋涡引起的净动能通量变化有显著贡献；并且，逆向能量串级在台湾以东中尺度运动净动能通量的变化中起着关键作用。

据悉，该项研究不仅为台湾东北冷涡的形成提供了新的可能解释，对我国近海动力与生态环境变化研究具有重要意义，也为全球平均流通过陆坡、海脊、开阔大洋时的能量串级研究提供了重要范例。

该研究得到了崂山实验室项目、国家自然科学基金、中国科学院战略先导科技专项等资助。

论文相关信息：https://doi.org/10.1175/JPO-D-23-0077.1