近日，中国科学院南海海洋研究所研究员经志友团队联合南京信息工程大学教授董济海团队、中国海洋大学教授陈朝晖/杨海源团队，基于涡旋锋面现场观测，成功揭示了海洋内部亚中尺度对称不稳定的形成机制。相关成果发表于《地球物理学研究：海洋》（Journal of Geophysical Research：Oceans）。

海洋涡旋锋面区域的亚中尺度过程（水平尺度100米～10公里，时间尺度数小时～数天）可驱动高达每天百米的强烈垂向运动，是海洋内部及海洋-大气间物质与热量垂向交换的重要通道。“亚中尺度对称不稳定”是涡旋锋面海域的一类重要物理过程，它能够从背景地转流中汲取能量，引发沿等密度面的垂向翻转运动，并增强垂向物质与热量交换。传统观点认为，对称不稳定的发生需要存在反气旋式位涡，而海洋内部难以直接大量产生此类位涡。关于真实海洋内部是否存在亚中尺度对称不稳定，以及其产生过程与物理机制等关键科学问题，长期以来缺乏现场观测与定量证据。

在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助下，研究团队基于高分辨率现场观测，结合拉格朗日粒子追踪实验与诊断分析，揭示了海洋内部亚中尺度对称不稳定的形成机制，阐明了反气旋式位涡从边界层向海洋内部输送的完整动力路径。

研究结果表明，即使在大气向海洋注入气旋式位涡的阶段，在远离边界层的海洋内部仍存在反气旋式位涡，有利于对称不稳定的发展。通过位涡收支与锋生趋势诊断分析发现，锋面通风和锋生次级环流能够将表层反气旋式位涡以超过100米/天的垂向速度沿等密度面向下输运至200米以深（该海域混合层深度约40米），为驱动海洋内部亚中尺度对称不稳定提供了关键条件。

该研究基于高分辨率观测证据，揭示了大气强迫与锋生次级环流耦合驱动海洋内部亚中尺度对称不稳定形成的物理机制，从亚中尺度动力学的新视角，为深入理解海洋内部及海洋-大气间的垂向物质与热量交换、收支平衡等基础科学问题提供了新的科学证据。

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2025JC023433