中尺度渦旋(又稱天氣式海洋渦旋)，是指海洋中直徑有100-300千米、壽命為2-10個(gè)月的渦旋。相比于常見的用肉眼可見的渦旋，中尺度渦旋直徑更大、壽命更長;但相比一年四季都存在的海洋大環(huán)流有小很多，故稱其為中尺度渦旋。今天知秀網(wǎng)小編就為大家詳細(xì)解讀一下~

它通常分為兩種：氣旋式渦旋(在北半球?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn))，反氣旋式渦旋(在南半球?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn))。

中尺度渦旋分類

中尺度渦旋很像大氣中的氣旋和反氣旋，故又稱天氣式海洋渦旋。

通常分為兩種：氣旋式渦旋(在北半球?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn))，其中心海水自下而上運(yùn)動(dòng)，將下層冷水帶到上層較暖的水中，使渦旋內(nèi)部的水溫比周圍海水低(一般中心海面高度比周圍低)，又稱冷渦旋。

另一種是反氣旋式渦旋(在北半球?yàn)轫槙r(shí)針旋轉(zhuǎn))，其中心海水自上而下運(yùn)動(dòng)，攜帶上層的暖水進(jìn)入下層冷水中，渦旋內(nèi)部水溫比周圍水溫高(一般中心海面高度比周圍高)，又稱暖渦旋。

中尺度渦旋在世界各大洋中都存在，大部分集中在北大西洋，尤以百慕大三角區(qū)為多。在太平洋的西北部從1957年至今，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近200個(gè)反氣旋式渦旋。

中尺度渦旋的運(yùn)動(dòng)可分為自轉(zhuǎn)、平移和垂直3種。

中尺度渦旋會(huì)改變流經(jīng)海區(qū)原有的海水運(yùn)動(dòng)，使得海流的方向變化多端，流速增大數(shù)倍至數(shù)十倍，并伴隨有強(qiáng)烈的水體垂直運(yùn)動(dòng)。旋渦中心勢能最大，越遠(yuǎn)離中心，勢能越小。

渦旋動(dòng)能的最大值不在中心，而是在水體旋轉(zhuǎn)線速度最大的區(qū)域。

中尺度渦旋的作用

一、對(duì)海洋水文物理性質(zhì)的影響

首先是中尺度渦對(duì)海表溫度(SST)的影響，氣旋(反氣旋)式的中尺度渦對(duì)應(yīng)著低(高)的海面高度(SSH)，在地轉(zhuǎn)的作用下使海面海水輻散(輻聚)，從而引起了下層(上層)海水的上升(下降)以作為補(bǔ)充，進(jìn)而使海面呈現(xiàn)出低(高)的SST。

故而中尺度渦又有冷渦和暖渦之分，分別對(duì)應(yīng)著氣旋渦和反氣旋渦。中尺度渦對(duì)SST的影響不僅僅是由于它所引起的上升或下降流所造成的，還有一種途徑那就是中尺度渦對(duì)背景SST的攪拌作用。

在海洋的鋒面處SST的梯度非常大，在中尺度渦強(qiáng)烈的攪拌作用下，會(huì)將冷水帶到暖水處，同樣也會(huì)將暖水帶到冷水的地方，這樣便會(huì)產(chǎn)生SST的“冷絲”和“暖絲”。

中尺度渦影響了SST后，會(huì)產(chǎn)生一系列的連鎖效應(yīng)，比如說它會(huì)改變了海氣的熱通量，這里不作詳談。

其次是中尺度渦對(duì)溫、鹽、粒子的輸運(yùn)作用，即所謂的eddy flux。對(duì)溫、鹽、流等的平均背景場而言，中尺度渦的存在對(duì)背景場產(chǎn)生一種不規(guī)則的脈動(dòng)，所產(chǎn)生的脈動(dòng)流速與脈動(dòng)溫度(鹽度、粒子密度)的共同作用，產(chǎn)生了所謂的渦的熱(鹽、粒子)輸運(yùn)。

相關(guān)研究表明，這種渦的輸運(yùn)作用與背景平流作用相比，不可忽略，而在西邊界流及延伸體和南極繞極流海區(qū)，渦的輸運(yùn)作用更尤為顯著。

除了自身的旋轉(zhuǎn)之外，中尺度渦還在不斷地“遷移”。從高度計(jì)上可以發(fā)現(xiàn)，大洋中的中尺度渦以與長Rossby波速相近的速度向西傳播，這可能說明大洋中的中尺度渦正是Rossby波的局地表現(xiàn)形式。

在這種意義下，大洋中的能量不斷地以中尺度渦的形式向西傳播，從而對(duì)整個(gè)大洋的環(huán)流進(jìn)行調(diào)整。此外，實(shí)際海洋中的中尺度渦并不是嚴(yán)格線性的，即中尺度渦的流線并不嚴(yán)格閉合，這會(huì)使得中尺度渦不斷地向西攜帶物質(zhì)，但這方面的相關(guān)研究還十分匱乏。

二、對(duì)海洋化學(xué)和生物環(huán)境的影響

中尺度渦對(duì)海洋化學(xué)及生物環(huán)境也有著不可忽視的影響。比如說中尺度渦所造成的上升流，將海洋下層的營養(yǎng)鹽攜帶至海洋真光層，從而促進(jìn)了海洋初級(jí)生產(chǎn)力的提高。

此外，中尺度渦在鋒面處的攪拌，以及中尺度渦對(duì)粒子的渦輸運(yùn)作用，也會(huì)影響局地的海洋化學(xué)及生物環(huán)境。

最近在Science上發(fā)表的一篇報(bào)道指出，在東北太平洋中脊處的一個(gè)中尺度渦，正壓性特別強(qiáng)，影響深度可達(dá)海底，從而幫助了海底熱液出口處生物群落的遷移，可見中尺度渦對(duì)深海海洋生態(tài)有這前所未知的影響。

作為大尺度過程與小尺度過程的銜接，中尺度渦在能量積串中占有至關(guān)重要的位置。首先，由于斜壓不穩(wěn)定(或其它原因，如正壓不穩(wěn)定)，中尺度渦從從背景流中產(chǎn)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。

而中尺度渦的耗散過程，又將能量從中尺度傳遞到小尺度，進(jìn)而最終轉(zhuǎn)化成熱能耗散。關(guān)于中尺度渦的生成、耗散機(jī)制與過程，特別是其耗散的機(jī)制與過程，目前尚無定論，相關(guān)的報(bào)道十分匱乏。

目前的幾篇報(bào)道指出，反氣旋式的中尺度渦可能是近慣性能量向下傳播的“通道”，有利于深層海水的混合，從而促進(jìn)了能量向小尺度的傳遞;此外還有報(bào)道指出，中尺度渦在經(jīng)過海底強(qiáng)地形時(shí)可能產(chǎn)生Lee-wave，Lee-wave的破碎造成了海水的混合。