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近年来的观测与理论研究发现,海洋上混合层存在一类水平尺度为100m~10km、时间尺度为~0(1天)的重要物理过程,称之为次中尺度过程。该过程具有较大的罗斯贝数(Ro)和较小的理查森数(Ri),它能有效地通过次级不稳定从中尺度地转过程中汲取能量,并向小尺度湍流混合串级,从而对上层海洋物质能量输运、中尺度过程变异、海气相互作用,以及混合层再分层等产生重要影响。本文利用ROMS区域海洋模式进行水平分辨率约为1km的高分辨率数值实验,对南海北部的次中尺度过程进行了初步探讨。 模式结果显示,南海北部海域有着丰富的中尺度涡旋与海洋锋面活动,且涡旋与锋区边缘存在显著的次中尺度现象。通过对次中尺度过程的温盐场、流场及涡度场的分析发现,次中尺度涡旋区域存在明显低温高盐中心,具有很强的水平浮力梯度和斜压性,且其罗斯贝数Ro很大,在比较强的次中尺度涡旋区甚至可以超过3,其局地动力学特征相当显著,表明非地转作用在其中可能具有着非常重要作用。而从Okubo-Weiss参数的分布可以看到,次中尺度涡旋中心的O-W参数比较大,甚至大于1×10-8s-1,表明其动力特征主要受涡旋作用控制,而涡旋边缘的O-W参数很小,为-1×10-8s-1,其动力特征则主要由水平流场强烈的剪切作用主导。 次中尺度涡旋个例的稳定性分析发现,锋面海域强烈的水平浮力梯度导致了涡丝边缘负的斜压水平位涡分量绝对值比垂向位涡分量要大,使局地海域的Ertel位涡小于0,并且由于涡旋南侧具有较大的水平浮力梯度以及比较强烈的地转剪切作用,局地的地转理查森数Rig非常小,并最终促发对称不稳定,而锋生作用是该次中尺涡旋南侧发生对称不稳定的主要动力机制。进一步的能量分析发现,地转剪切得到的动能比垂向浮力通量对能量的汲取量要大得多,表明地转剪切是该涡旋区域对称不稳定的能量主要来源。对称不稳定能有效地从地转剪切中汲取能量并向小尺度湍流混合串级,其能量汲取的最大值出现在20米深度,约为4×10-7W/kg。