关于风力作用于海洋中尺度与亚中尺度的理论

以往的研究主要关注风应力与相对海洋速度成正比的情形，这会导致风应力旋度的极性与海洋中尺度涡旋相对，从而产生净负的风功。然而，仍存在一个根本性的认知鸿沟：风功如何与海洋的涡旋运动和拉伸运动相关。虽然可以推导海洋涡旋和拉伸的预算，但这些预算无法揭示风应力如何将动能输送到涡旋和拉伸运动中。有人曾误解海洛姆达尔分解可以将涡旋与拉伸分离，甚至将后者误认为仅由势流（即发散运动）所致。事实上，拉伸也是无散度（或旋慕性）流动中的重要组成部分，包括地质学平衡下的海洋中尺度，其中拉伸占动能的约半数。目前尚无流体动力学框架能够将力的注入动能与其在涡旋和拉伸运动中的能量分布联系起来。本文表明，风力在平均意义上对抑制拉伸运动的效果与抑制涡旋运动的效果相当。这是因为海洋的拉伸运动会诱导出拉伸风应力梯度(WSG)，其本质上类似于海洋涡旋运动引起的旋度。无论是拉伸型还是涡旋型的WSG，都始终会抑制海洋流动。我们的理论还揭示，风功的一个重要来源来自固有的风梯度，其中主要组成部分是来自一般大气循环的顺风。我们发现，固有的WSG会导致海洋天气基于涡旋和拉伸海洋流动极性的非对称能量注入。