中尺度涡普遍存在于全球海洋中,其在西北太平洋区域的活动也十分活跃。随着对中尺度涡研究的不断深入,学者们取得了丰富的研究成果。当前涡旋的研究集中在中尺度涡的统计特征、涡旋合成结构,然而由于观测资料稀疏,特别是同一个涡旋观测资料有限,针对涡旋个例的海洋内部三维结构认识仍十分有限,对于中尺度涡的热量、盐量和溶解氧量输送也有待估算。同时,中尺度涡的数值模拟方面的研究还不够深入,尤其是针对个例涡三维结构的同化模拟更是寥寥可数。此外,个例中尺度涡的预报研究也有待探讨。因此,本论文主要基于高分辨率的多源海洋观测数据,围绕涡旋具体个例,开展其三维结构特征、热盐输送、数据同化与预报等问题研究,主要内容如下:（1）针对高分辨率Argo观测阵捕获的西北太平洋反气旋涡个例,分析了其温度、盐度、溶解氧三维结构的时空变化,并且计算了该反气旋涡的地转流异常速度,热量、盐量、溶解氧的输运异常随时间的演变特征。该反气旋涡由17个高频采样的Argo浮标组成的浮标阵列捕获,基于卫星高度计数据对该涡旋进行识别和追踪,它的生命周期为269天,平均半径为91.5公里。涡旋的生命周期可划分为初始、成熟、消亡三个阶段,影响的深度可达1000 m。将合成的Argo剖面和CARS2009（CSIRO Atlas of Regional Seas）气候态数据根据插值变分分析方法（DIVA）来重构其温盐氧三维结构。结果表明:反气旋涡的温度和盐度异常核心位于400至600 m之间,涡旋中心在800到900 m间存在一个低盐度区域;溶解氧的高浓度的异常位于约250 m。为了更好地了解涡旋与周围环境的相互作用,本文计算了各阶段的热量、盐量、溶解氧的输运异常,涡旋引起的最大热量、盐量和溶解氧的输运都发生在消亡阶段,分别为9.37×1011 W,3.08×10~3 kg·s-1,2.70×10~2kg·s-1。（2）针对航次调查观测到的西北太平洋气旋涡个例,开展观测和数值模拟两方面的研究。基于观测断面的温盐流资料来揭示该气旋涡的三维结构,并通过构建西北太平洋中尺度涡四维变分同化实验系统对该个例气旋涡进行同化模拟。观测结果表明该气旋涡具有明显的温度异常双核结构,上层核心在50-150米,下层在250-550米之间,两个核心的平均温度异常约为-3.5℃。盐度异常核心在250和500米之间,约为-0.3 psu。水平速度结构是非轴对称的,在气旋涡的东侧更强。在同化试验中,海平面异常、海表温度和观测断面的温盐数据被同化进系统中,同化结果与观测结果十分接近。同化结果也清晰地体现了该气旋涡的温度异常双核结构,上下层的核心深度与观测结果基本一致,但是显示出比观测更强的温度异常,温度异常值大约为-4℃。基于高分辨率的同化输出结果,本文还对中尺度涡内的垂向速度进行诊断分析,得到其最大值约为10 m/day,较大的垂向速度分布在归一化半径的0.5至1倍的范围内。模拟结果表明,四维变分同化方法对重构中尺度涡的三维结构是有效的。（3）本文在同化的基础上计算了各观测资料的观测影响并开展个例涡旋的预报研究。通过搭建基于ROMS模式的西北太平洋海区物理过程观测影响的分析框架,计算海表高度、温度和现场观测温盐资料的观测影响,结果表明现场观测温度以及海表高度对同化结果的贡献相对较大。另外,基于同化初始场开展个例中尺度涡的预报实验,以SLA均方根误差和SLA距平相关系数两个指标来评估模式在西北太平洋预报个例中尺度涡的能力,结果表明当涡旋处于稳定阶段时,模式对于个例涡旋的有效预报能力大约在5天左右。