近日，物理海洋教育部重点实验室在Science China: Earth Sciences期刊发表了题为“Stirring by mesoscale eddies dominates meridional eddy heat transport in global ocean”（《中尺度涡搅拌作用主导全球海洋涡致经向热输运》）的研究成果。该研究结合欧拉与拉格朗日两种不同方法，更为严谨地量化了中尺度涡“搅拌”与“裹挟”作用引起的海表涡致经向热量输运（EHT），指出中尺度涡的水平“搅拌”作用是引起全球大部分海区EHT的主导机制。

　　水平尺度为O(10~100)公里的中尺度涡是海洋经向热输运的重要驱动因子，对地球气候系统具有重要的调控作用。目前认为，中尺度涡引起海洋涡致经向热输运（EHT）主要通过两种机制实现：一是搅拌作用，即中尺度涡水平运动跨越等温线的平流输运，从而产生搅拌型EHT（S-EHT）；二是裹挟作用，即中尺度涡裹挟其内部水体发生经向迁移，从而产生裹挟型EHT（T-EHT）（图1）。然而，以往的研究多基于欧拉方法估算EHT，使S-EHT和T-EHT产生混叠，且忽略了中尺度涡的物质泄漏过程，从而导致结果存在系统性偏差。当前对于EHT两种机制的相对贡献仍不清晰。

　　本研究结合基于欧拉方法与拉格朗日方法构建的两种中尺度涡数据集，通过厘清中尺度涡“搅拌”与“裹挟”所对应的物理过程，对海表S-EHT和T-EHT进行了更为严谨的定量分析。通过量化海表S-EHT和T-EHT的全球分布（图2），研究发现S-EHT与T-EHT均以向极输运为主，且在副热带锋面区表现出较高的量值。在全球大部分海区，S-EHT的量值要比T-EHT大1~2个数量级，证明了中尺度涡的水平“搅拌”作用是引起EHT的主导机制。但在澳大利亚西南、莫桑比克海峡等少数海域，T-EHT出现相对高值，中尺度涡“裹挟”作用的贡献不可忽略。

　　该研究厘清了中尺度涡两种经向热输运机制的相对贡献，加深了对海洋经向热输运和热收支的认识，对中尺度涡输运参数化方案具有重要启示意义。文章成果由实验室在读博士研究生袁庆国为第一作者，张志伟教授为通讯作者，刘统亚博士、赵玮教授、田纪伟教授为合作者共同合作完成。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省自然科学基金等项目的资助。

图1. 中尺度涡两种经向热输运过程（S-EHT、T-EHT）示意图

图2. 中尺度涡搅拌与裹挟作用引起的经向热通量（即S-EHF与T-EHF）对比

文章引用：

YUAN Q. -G., Z. -W. Zhang*, T. -Y. Liu, W. Zhao, and J. -W. Tian, 2025: Stirring by Mesoscale Eddies Dominates Meridional Eddy Heat Transport in Global Ocean. Science China Earth Sciences, 68(9): 2904-2912, https://www.sciengine.com/doi/10.1007/s11430-024-1653-8.

袁庆国, 张志伟*, 刘统亚, 赵玮, 田纪伟. 2025: 中尺度涡搅拌作用主导全球海洋经向涡致热输运. [J.]中国科学：地球科学, 55(9): 3031-3039, https://www.sciengine.com/doi/10.1360/N072024-0275.