涡旋合并对郁陵涡准稳态维持机制的三维能量转换研究

　　本研究针对日本海西南部郁陵盆地准永久性涡旋（Ulleung Eddy）的维持机制，通过卫星观测与三维再分析数据，首次量化了涡旋合并过程中的能量转换特征。发现95.8%的合并事件存在平均位能(PE)向涡旋位能(EPE)的转换，83.3%呈现平均动能(KE)向涡旋转能(EKE)的转化，揭示了涡旋合并通过斜压不稳定性强化涡旋强度的新机制，为海洋能量输运研究提供重要理论支撑。

　　

在浩瀚的日本海西南部，一个被称为郁陵涡（Ulleung Eddy）的神秘漩涡已持续存在数十年。这个水平尺度达50-150公里的反气旋式涡旋，不仅是韩国东岸暖流（EKWC）分支的产物，更是调控该海域生物地球化学循环的关键引擎。然而，为何这个涡旋能突破常规中尺度涡旋寿命极限？传统理论认为海底摩擦和β效应会导致涡旋衰减，但最新研究发现，涡旋间的"相互吞噬"行为可能是其长寿命的秘诀。

为破解这一谜题，中国研究人员Guoqing Han团队在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》发表重要成果。研究团队创新性地结合AVISO卫星高度计数据和三维海洋再分析数据，采用涡旋自动识别算法（基于Okubo-Weiss参数）和能量诊断方程，对1993-2023年间日本海涡旋进行系统追踪。特别针对郁陵盆地（UB）的涡旋合并事件，通过三维能量预算分析，首次揭示了斜压不稳定性主导的能量再分配机制。

长期涡旋的分布特征
统计显示日本海31年间共检测到13410个中尺度涡旋，其中郁陵盆地是长寿命涡旋（>360天）的聚集区。反气旋涡在此占比高达63.6%，显著高于全海域的45.8%，暗示该区域存在特殊维持机制。

二维合并的动态过程
案例研究表明，当两个反气旋涡相互靠近时，会先形成"双核结构"，随后通过涡度重组完成合并。合并后涡旋面积扩大但强度短暂减弱，这与传统认知相符。然而三维分析揭示，这种表面衰减实为能量转换的过渡阶段。

三维能量转换机制
通过计算能量转换项发现：在95.8%的合并事件中，背景流场的平均位能(PE)转化为涡旋位能(EPE)；83.3%的案例显示平均动能(KE)向涡旋转能(EKE)的净转移。这种以斜压不稳定性为主导的能量泵送效应，有效抵消了涡旋的耗散损失。

讨论与意义
该研究颠覆了将准永久性涡旋视为孤立系统的传统认知，证明涡旋合并是其维持"长寿"的关键外源性能量补给途径。特别值得注意的是，郁陵涡通过合并获得的能量主要存储在斜压分量（位能）而非正压分量（动能），这解释了其为何能持续影响深层营养盐输运。研究成果不仅为海洋涡旋动力学提供新见解，更对理解日本海生态系统变异、北极新航线规划等具有重要应用价值。未来研究需关注气候变化背景下，黑潮变异对涡旋合并频率的潜在影响。