中尺度渦

這種渦旋能以1～15厘米/秒的速度移動。是20世紀70年代以來相繼在世界大洋中發現的。由于這種渦旋空間尺度和時間尺度都小于大洋平均流場的空間分布和時間變化尺度，因此海洋學家命名為中尺度渦旋。作為大尺度過程與小尺度過程的銜接，中尺度渦旋在能量級串中占有至關重要的位置：受到大氣強迫，或由于海洋自身正壓或斜壓不穩定，中尺度渦從背景流中產生，并從背景場中攝取能量不斷成長，從而將能量從大尺度向中尺度傳遞；而中尺度渦旋的耗散過程，又將能量從中尺度傳遞到次中尺度或小尺度過程。中尺度渦的發現是人類對大洋環流認識的一個突破性進展，它們使得大洋環流更加復雜、多變，改變了人們對海流的傳統看法。

中尺度渦旋按照旋轉方向分為氣旋式渦旋（在北半球為逆時針方向旋轉，南半球相反）和反氣旋式渦旋（在北半球為順時針方向旋轉，南半球相反）兩類：氣旋（反氣旋）式渦旋對應著低（高）的海表面高度，在地轉的作用下使海面海水輻散（輻聚），通常對應著海面的低（高）的海表溫度。按渦旋的起源或生存方式可區分為流環和大洋中尺度渦。

起源于大洋西邊界的西向強化流。在大西洋的灣流和在太平洋的黑潮中，經常會出現海流彎曲（或蛇行）現象。當海流彎曲到很大程度時，氣旋渦旋（冷渦）和反氣旋渦旋（暖渦）便脫離母體，形成了直徑100～300千米的流環。距環的中心30～40千米處，有流線近似于圓形的快速水流繞軸線運動。其表層旋轉的線速率可高達90～150厘米/秒，此速率隨深度而降低，但在深400～500米處仍然大于50厘米/秒。通常，渦旋將隨海水大約以5千米/天的速度向西南方向移動，持續時間可達2～3年之久，最后被母體海流反射或吸收。渦旋與環繞它的流系在一起，通?？上蛳卵由斓?千米深處，有時可達5千米，因而不出現在大陸架海區上。這類渦旋的特點是有明顯的水團特性可供識別，且可大體上測定其生存周期。

起源于大洋西邊界西向強化流無關的中尺度渦。這種中尺度渦在主躍層中有時可向上跳動幾百米，存在的周期從幾周到幾個月，對大洋中的海流有重要的影響。從20世紀70年代以來，已引起物理海洋學家的高度重視，是物理海洋領域的研究熱點。必須在較長時間里直接觀測海流的流速，才能清晰地發現大洋中尺度渦。1958年在西經14°和北緯41°處，從鄰近船只首次觀測到斯瓦洛中性浮標顯示的渦旋運動，后又陸續在其他海域證實了這種渦旋的存在。20世紀90年代，受益于衛星遙感技術的發展，人們發現中尺度渦旋在世界海洋中幾乎無處不在，它具有2～30厘米的振幅，5～50厘米/秒的旋轉速率，向下可延伸到整個水柱。

大洋中尺度渦的特點與流環不同，不具備明顯的水團特性，是中大洋四周等密度面的氣旋式或反氣旋式的起伏波動，就像大氣中的天氣式渦旋那樣。它們具有強大動能，常大于大尺度海流的平均動能，如在北太平洋和大西洋西邊界強流區，中尺度渦的動能約為東邊界流的10倍。據估計，中尺度渦的動能，占據了整個海洋里大、中海流動能的90%以上。中尺度渦通過在等密度面上形成閉合的等位渦線可攜帶水體一起運動，據估計中尺度渦在全球范圍造成的西向水體輸運量可以達到30×106～40×106立方米/秒，這一輸運在量級上與大尺度的風生以及熱鹽環流是可比擬的。

中尺度渦的發現，不僅對海流動力學，且對海洋熱力學、海洋化學、海洋聲學和海洋生物學等的發展，都有影響。預先了解渦旋動力學，對于有效地模擬動量、能量、熱量、鹽量、地球化學物質、營養鹽及其他溶質之間的大尺度相互交換，并提供長期天氣預報等，都是很重要的。