黑潮延伸区海域(25oN-45oN和130oE-180oE)是世界上最活跃的海域之一。中尺度涡分别从黑潮延伸体的南边和北边剥落,与当地复杂的海洋峰以及来自副热带和副极地海域的中尺度涡相互作用。黑潮延伸区海域的这些中尺度涡促进了北太平洋海域热量和盐度的纬向传输,影响着黑潮路径的变异、局部海域的水文环境、水团的形成、海洋生态、渔业甚至暴风雨的路径等。因此,系统地开展关于黑潮延伸区海域中尺度涡的研究不仅对理解西北太平洋中物质和能量的平衡问题有着重要意义,也对其他西边界流海域中尺度现象的研究有启示作用。本文基于卫星遥感数据和Argo浮标数据,对黑潮延伸区海域中尺度涡的统计属性、传播特征、三维结构、输运作用以及日本南部四国环流涡旋(SRG)海域附近的一种特殊类型的中尺度涡——模态水中尺度涡(ACME)的属性和产生机制等问题进行了系统的研究,论文的主要研究工作和成果如下:(1)在黑潮延伸区海域比较了两种涡旋自动提取算法——FAG算法和NEN算法。证实了FAG算法能提取到更多的寿命较长的涡旋,有利于涡旋的自动跟踪;并基于FAG算法制作了黑潮延伸区海域涡旋的数据集。(2)联合海表面高度异常(SLA),海表面温度(SST)和海表面盐度(SSS)卫星数据,提取了涡旋的海表面信号,并发现相对于涡旋的SLA信号,涡旋的SST和SSS信号向西偏移。而且,这种不对称性,涡旋SST数据相较于SSS数据更明显,反气旋涡相较于气旋涡更明显,黑潮延伸区以南的涡旋相较于以北的涡旋更明显。(3)联合现场实测数据,分析了涡旋的垂直结构和空间变异。发现黑潮延伸区以南(以北)海域的涡旋在水下(近海表面)深度上有强化的温度和盐度异常。(4)在拉格朗日坐标系下,提出了一种基于涡旋运动轨迹和三维结构的计算由涡旋运动造成的热量和盐度传输的新方法,有效抑制了Argo浮标采样数不足的问题。研究区内涡旋的纬向热量(等价淡水)输送大约为0.01 PW(103 m3/s)。涡旋热量输送的散度在黑潮延伸体以南和以北的海域分别造成海洋热量的损失和获取,表明有穿过黑潮延伸体向北的热量输送。(5)基于卫星高度计和Argo浮标数据,本文发现日本南部SRG附近反气旋涡在海表层(海表面到水下100 m的深度)表现出明显的冷信号,而这与常见的暖核反气旋涡的规律不符。通过分析该海域反气旋涡的垂直温盐结构、核内的海表面温度异常(SSTA)的统计分布以及SSTA与涡旋幅度的关系,证实了该海域附近的反气旋涡实际上以ACME为主。反气旋涡的融合过程以及冬天海洋的对流活动是促进ACME形成的两个重要因素。在寒冷的季节,混合层的深度在ACME中相较于在气旋涡和涡旋外的水体内要深,意味着ACME为北太平洋副热带模态水的形成创造了良好的环境条件。局地特殊的地形和特定的水文环境(SRG的存在)共同帮助吸引反气旋涡,使得反气旋涡融合的频率更高,模态水中尺度涡的产生也更有效。