在国家自然科学基金等项目资助下，中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室研究员舒业强团队，联合中山大学王东晓团队、南京大学彭启华团队，成功揭示了次表层亚中尺度动能来源及跨尺度传递机制。相关成果近日发表于《通讯-地球与环境》（Communications Earth & Environment）。

论文第一作者、中国科学院南海海洋研究所博士后尚学昆介绍，海洋动能在中尺度涡、亚中尺度运动与微尺度湍流之间的跨尺度传递与转化，深刻影响着海洋热量、碳和营养盐的输送过程。长期以来，学界普遍认为亚中尺度过程主要活跃于海洋混合层内，但混合层以下亚中尺度动能的来源、跨尺度传递路径及其对海洋内部湍流混合的影响，仍缺乏直接观测证据和系统性的理论认识。

研究团队基于高分辨率现场观测数据，在南海西部中尺度涡偶极子锋面区的混合层下方，发现了一类与混合层过程相对解耦的活跃亚中尺度信号。该信号表现为从混合层底部至温跃层间的明显动能注入，其特征水平尺度约为12公里，在垂向位置和空间尺度上均显著区别于上层混合层过程，从而证实混合层以下锋面内部存在局地生成的亚中尺度动能来源。

为厘清该动能来源的动力机制，研究团队开展了线性稳定性分析，结果表明该锋面区内的经典Charney型斜压不稳定能够激发亚中尺度扰动，其理论特征尺度约为11.5公里，与观测到的12公里动能注入尺度高度吻合。

进一步分析显示，该不稳定过程可将混合层以下锋面中储存的有效势能转化为动能，形成一条区别于上层混合层的独立能量注入路径。能量通量分析表明，该部分注入的动能主要向较大尺度传递，同时也有部分能量直接向小尺度级串。现场微结构湍流观测进一步证实，在Charney型不稳定活跃区域，温跃层内湍流混合显著增强，表明该局地能量来源可直接为海洋内部湍流提供能量供给。

利用高分辨率全球海洋模式，研究团队对南海西部、黑潮延伸体、湾流、厄加勒斯流和南大洋绕极流等五个典型锋面系统开展了对比分析。结果显示，各海域混合层以下的动能注入尺度均与当地Charney变形半径相近，表明该机制在全球海洋锋面中具有普遍性，为估算混合层以下亚中尺度能量注入的特征尺度提供了可推广的参考依据。

该研究揭示了由Charney型不稳定驱动的混合层以下亚中尺度动能来源机制，阐明了该能量注入路径与上层混合层过程的本质区别，并证实了部分注入能量向更小尺度传递进而增强海洋内部湍流混合的作用。该发现深化了对海洋内部能量传递和湍流混合过程的理解，同时为改进海洋模式中亚中尺度过程及内部混合参数化方案提供了新的理论支撑。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-026-03782-8