海洋中尺度涡旋(mesoscale eddy)空间尺度大约为50-200km,生命周期多为季节尺度以内,它在海洋中广泛存在,并对大尺度海洋环流具有重要影响,同时在海洋物质输送和海洋生态过程的演变中也起关键作用。本论文主要是利用高分辨率海洋环流模式对海中尺度涡旋进行数值模拟,在评估模式对大尺度环流和中尺度涡旋模拟能力的基础上,着重研究海洋中尺度涡旋引起的涡动热输送问题。　　 本论文首先评估了海洋模式LICOM太平洋-印度洋海盆版本的模拟能力,其水平分辨率是1/4°,属于涡相容(eddy-permitting)分辨率的海洋环流模式。虽然模式还未达到“涡分辨率(eddy-resolving)”,但对与西边界流相关的NEC分叉点位置的季节和年际尺度的变化和对与中尺度涡旋相关的Luzon海峡流量的年际变化都有一定的模拟能力,其结果与已有的观测和模拟研究基本一致。然后,本论文利用两个涡分辨率海洋环流模式MPI-OM和LICOM进行相关研究,得到主要结论如下:　　 (1)两个涡分辨率海洋环流模式的气候态特征评估表明:两模式较好地再现了海洋环流的大尺度特征及其中尺度涡旋活跃区域,在某些地区涡旋活动强度较观测偏强1倍以上。对于赤道温跃层和赤道流系的模拟表明,LICOM更优于MPI-OM,这可能与LICOM在温跃层的垂直分辨率要优于MPI-OM,并采用Canuto湍流混合方案有关。　　 (2)与RAPID/MOCHA观测相比,LICOM在大西洋26.5°N处低估了时间平均的经圈翻转流(AMOC)、佛罗里达海峡海流引起的输送(FC)和巴哈马到非洲的海洋中部的上层输送(MO)。地形的在大西洋26.5°N地区的过渡平滑可能是模式低估了佛罗里达海峡体积输送的原因之一,同时也为MO和AMOC的模拟带来了误差。观测和模拟的AMOC和MHT都显示了显著的季节变化,且观测和模拟的MOC和MHT的相关都超过0.6。谱分析结果表明,LICOM能再现观测中具有中尺度涡旋特征的30-40天的周期。模式再现了MO的内区分量(InternalMO)与海盆东西边界的密度差的相关,其相关系数为0.58。这种相关性表明,MO的内区分量(Internal MO)受模式外强迫和内部变率的共同影响。　　 (3)在北大西洋,涡分辨率海洋环流模式MPI-OM模拟的纬向积分经向涡动热输送大约是平均热输送的1/10,但是向极涡动热输送的散度与平均热输送散度量级相当,且呈反位相。平均热输送和涡动热输送向极输送的垂直积分剖面表明:平均热输送同时受表层风驱动的环流和深层环流的影响,涡动热输送主要由环流垂直切变决定,与斜压不稳定有关,受表层风驱动的环流影响较小。平均热输送和涡动热输送作SVD分析的第一模态表明:在湾流延伸体北部,涡动热输送对平均热输送起增强作用,在湾流延伸体南部,起减弱作用。热输送的年际变化可能与湾流轴的南北移动有关,受超前2年的NAO的影响。而SVD第二模态则与湾流延伸体的弯曲有关。　　 (4)区别于大西洋海盆的结果,涡分辨率海洋环流模式MPI-OM模拟的太平洋-印度洋海盆的向极涡动热输送在北半球与向极平均热输送的量级相当,但方向相反。纬向积分的平均热输送和涡动热输送的垂直结构表明,平均热输送在表层达到最大,涡动热输送在温跃层达到最大。平均热输送主要受海表风驱动的环流影响,而涡动热输送主要由流场的垂直切变决定,与斜压不稳定有关。太平洋-印度洋海盆和大西洋海盆的平均热输送都存在很强的季节变化,而涡动热输送的季节变化不明显,表明平均热输送主要受风场的影响,而涡动热输送受海洋内部的斜压不稳定影响。平均热输送和涡动热输送的SVD分析第一模态显示,平均热输送和涡动热输送具有长期增加的趋势,在这种趋势下,西边界流及其引起的热输送均在增强,相应的SST在西边界流的增暖比其它地方更明显,这可能与全球变暖有关。在赤道附近,平均热输送和涡动热输送异常随时间变化与ENSO密切相关。在El Ni(n)o期间,平均热输送从赤道向两极输送,La Ni(n)a年反之。涡动热输送与平均热输送相反,在La Ni(n)a年的输送更强。这是因为在La Ni(n)a年,赤道的冷海温距平使得经向SST梯度加大,斜压不稳定的活动加强,可导致赤道不稳定波动(TIW)活动更强。