【摘 要】
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卫星高度计观测到海洋中尺度变化十分普遍,主要包括线性罗斯贝波和非线性中尺度涡。不同于线性罗斯贝波,非线性中尺度涡在热量、动量、碳和营养盐等重要气候示踪物的横向输运和垂向交换中扮演着重要角色。因此,研究这些涡旋的分布、结构与运动非常有助于我们对全球物质和能量收支的理解。虽然知道中尺度涡会时常配对成偶极子,但是并不清楚这种情况发生的频率。利用1998年至2017年的高度计资料,我们发现世界大洋里大约3
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卫星高度计观测到海洋中尺度变化十分普遍,主要包括线性罗斯贝波和非线性中尺度涡。不同于线性罗斯贝波,非线性中尺度涡在热量、动量、碳和营养盐等重要气候示踪物的横向输运和垂向交换中扮演着重要角色。因此,研究这些涡旋的分布、结构与运动非常有助于我们对全球物质和能量收支的理解。虽然知道中尺度涡会时常配对成偶极子,但是并不清楚这种情况发生的频率。利用1998年至2017年的高度计资料,我们发现世界大洋里大约30%-40%的中尺度涡配对成了偶极子,并且在黑潮、湾流和南大洋等高能量区域比例会更高一些。基于同期的Argo浮标资料的合成分析进一步表明,这些中尺度偶极子拥有一个相对统一的三维结构。中尺度涡被发现能够促进全球海洋中的垂向交换,但是中尺度偶极子在这个过程中扮演了什么角色还不清楚。我们的结果显示中尺度偶极子独特的结构使两个偶极子涡旋之间的密度锋和地转流得以加强,通过锋生和变形导致了偶极子内部又强又深的垂向运动。同时,由于风-涡相互作用,中尺度偶极子的存在显著地提高了上层海洋中的艾克曼抽吸速度。中尺度涡的相互作用会潜在地改变它们的移动路径。除了众所周知的西向传播和基于极性的经向偏移外,高度计资料分析表明涡-涡相互作用还可以导致中尺度涡在任何纬度随机地移动。随机强迫准地转模式证实科氏力导致了该随机涡旋移动速度随纬度递减,而β效应造成了其在低纬度的各向异性。随机涡旋移动引起的涡旋能量扩散率是一个随纬度变化的函数,从低纬度的1500 m2 s-1多递减到高纬度的500 m2s-1左右。
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