研究方向
黑潮延伸体平均流、低频扰动和中尺度涡之间相互作用的能量学特征
黑潮延伸体（Kuroshio Extension）区域海洋多尺度现象显著。我们利用团队最新发展的能量学诊断方法，即局地多尺度能量和涡度分析方法（MS-EVA；Liang and Robinson 2005, 2007, 2016），对Kuroshio Extension区域平均流、年际扰动和瞬变涡旋三者之间复杂的非线性相互作用展开了系统的研究。
我们发现在Kuroshio Extension的上游有很强的从平均流尺度到涡旋尺度的正压和斜压传输，而上游地区年际变率尺度向涡旋尺度的传输则不显著。除了促进涡旋的发展，不稳定的平均流还给年际变率尺度过程提供了很强的能量。在144° E和 154°E之间，来自平均流和年际变率尺度的跨尺度能量传输对涡旋的发展都很重要。在下游更远处，我们发现有显著的动能（KE）和有效位能(APE)从涡旋流向平均流，说明下游区域能量逆向串级过程显著。而且涡旋也向年际变率提供KE但从后者获取APE。涡旋获取的APE通过浮力转换项转换成涡动能（EKE）。在南北的再循环流（RG）区域，我们发现有明显逆尺度的能量传输。在这两个区域，年际变率与瞬变涡旋的相互作用呈现出不同的特征：涡旋在北部的RG区域失去KE并传输给年际尺度过程，而在南部则相反。
黑潮延伸体涡动能年代际变化成因分析
黑潮延伸体（Kuroshio Extension）区域的涡旋活动在年代际时间尺度上与急流强度呈负相关关系（如图一）。是什么机制导致了这一与传统的斜压不稳定理论相左的反常现象？我们利用团队最新发展的能量学诊断方法，即局地多尺度能量和涡度分析方法（MS-EVA；Liang and Robinson 2005, 2007, 2016），分析了该区域涡动能年代际变异的可能因素。结果表明，黑潮延伸体涡动能年代际变异主要受低频流正压不稳定性的调制（如图二）。当黑潮延伸体处于强涡活动位相时，尽管此时背景流偏弱，但由于其弯曲较为蜷曲，使得背景流更有效地通过正压不稳定将能量从平均动能向涡动能转换。相反在弱涡活动位相，低频急流虽然很强但较为平直，正压不稳定显著减弱（如图三）。本研究还发现在强涡活动位相，尽管增强的弯曲也能通过斜压不稳定将大量的平均有效位能转化为涡位能，但涡位能并未有效地转化为涡动能，原因是上述两个过程在低频时间尺度上未呈同时相关。
图一：沿141°–150°E平均的EKE（填色；J m−3）和纬向地转流速（黑色等值线；cm s−1）随纬度和时间的变化。黑色粗实线表示纬向地转流速零线。
图二：左列为MS-EVA各项（10−4 W m−3）在黑潮延伸体上游区域平均的时间序列（黑色实线）和标准化EKE序列（红蓝填色）。右列为这些项与EKE的时滞相关，横坐标为滞后时间（年），正值表示EKE滞后。粗虚线表示95%信度值。
图三：正压能量传输项在强EKE位相（左）、弱EKE位相（弱）合成的水平分布。