海洋中尺度涡旋是遍布全球上层海水运动最显著的特征之一,黑潮延伸区域（Kuroshio Extension region,KE）不仅是北太平洋区域海洋中尺度涡旋最活跃区,还是中纬度海气相互作用的关键区域,在整个地球气候系统中占据重要作用。本文结合资料分析、理论分析以及数值模拟的手段,研究了黑潮延续体区域海洋中尺度涡旋的产生机制、海洋中尺度旋对大气边界层影响的区域差异和季节变化以及海洋中尺度涡旋对大气边界层影响的机制。首先,基于20年（1993.1-2012.12）卫星高度计数据和涡分辨率数值模式产品,结合涡旋自动检测方法探测了黑潮延续体区域海洋中尺度涡旋。利用欧拉和拉格朗日方法分析了两套涡旋数据集中涡旋数量、半径、生命期、强度以及轨迹等参数的时空分布特征差异。结果显示,两套数据集中涡旋峰值半径均分布在40-50km,峰值半径尺度与黑潮延续体所在区域的第一斜压变形半径相当。此外,当涡旋生命期超过360天时,在35°N以北（南部）发现更多的反气旋（气旋）涡。当涡旋生命期短于150天时,在35°N以北（南部）发现更多的气旋（反气旋）涡。结合统计特征以及能量方程诊断分析,本文提出了黑潮延续体区域涡旋的两种产生机制以及不同产生机制产生的涡旋特征,分别表现为:水平剪切作用（正压过程主导）产生的涡旋半径小且寿命短,且反气旋涡多分布于黑潮延续体主轴南侧,;与之相反,气旋涡则多分布于黑潮延续体主轴北侧。而黑潮延续体“蛇曲”路径（斜压过程主导）产生的涡旋一般具有较大空间尺度且存活时间更长,且反气旋涡多分布于黑潮延续体主轴北侧,气旋涡多分布于黑潮延续体主轴南侧。其次,基于涡旋自动检测方法和卫星高度计数据,探测了黑潮延续体区、副热带逆流区（Subtropical Frontal region,SF）、加利福尼亚沿岸流区（California Coastal Current region,CC）和阿留申群岛区（Aleutian Islands,AI）这四个位于北太平洋涡旋活跃区域的海洋中尺度涡旋。并利用微波辐射计和再分析产品所能提供的气象变量以及海表温度,建立中尺度涡旋海气耦合数据集。采用大样本合成方法研究了海洋中尺度涡旋对大气边界层影响的区域差异以及季节变化。结果显示,各区域中反气旋涡对应海表温度正异常,且增强海表风速,加大潜、感热通量和降雨率;气旋涡与之相反,其对应海表温度负异常,以及降低海表风速、减弱潜、感热以及降雨率。此外,除降雨率外,涡旋引起的风速、潜热和感热异常始终在KE区呈现最强的响应,SF和CC区次之,AI区的响应最弱,且均呈冬强夏弱的季节分布。然而,由于降雨具有明显的区域性和季节变化。冬季,涡旋对降雨率最强影响区域位于KE区,其次为AI和CC区,SF区最弱。夏季,最强影响区域仍位于KE区,而最弱影响区域出现在CC区,不同于冬季的SF区。此外,各区域涡旋对应的海表温度异常的大小以及大气背景场层结稳定性强弱是涡旋对大气影响存在区域依赖性和季节差异的主要原因。最后,基于大气模式WRF（Weather Research and Forecasting）、区域海洋环流模式ROMS（Regional Ocean Modeling System）和耦合模式 COAWST（Coupled Ocean Atmosphere Wave Sediment Transport）,模拟了基于f（35°N）平面的理想海洋中尺度涡旋。探究非耦合WRF、非耦合ROMS和耦合试验中涡旋对大气边界层影响的差异及其大气对海洋和涡旋的反馈作用。其中,耦合和非耦合WRF试验结果均显示,气旋涡（反气旋涡）会导致海平面气压增加（减少）,并减少（增加）潜热和感热通量。此外,气旋涡（反气旋涡）上空海表风速减小（增大）、大气边界层降低（升高）并伴随大气可降水量的降低（增多）。动量诊断结果显示,当平流较弱时压力梯度项明显占优,表明海平面气压调节机制是弱平流状态下涡旋影响大气边界层的主要机制。此外,与耦合试验相比,非耦合WRF试验中涡旋对大气各参数的影响均强于耦合试验。耦合试验结果还显示,大气不但对涡旋有响应,其还会通过风应力对海洋和涡旋产生进一步的反馈作用。