重新审视盐度温度异常（spiciness）理论：关于中性密度、正交性与被动性的新见解

本文阐明了构建适用于表征海洋水团的盐度温度异常（spiciness）变量的最优理论基础。识别出三个基本要素：1）尽可能中性化的物质密度变量$\gamma$；2）独立于$\gamma$但在其他方面任意的物质状态函数$\xi$；3）由经验确定的$\gamma$的参考函数$\xi_r(\gamma)$，表示在假想的无spiciness海洋中$\xi$的行为。需要要素1）是因为，与通常假设相反，决定$\xi$动力学惰性的不是施加于$\xi$的性质（如正交性），而是$\gamma$的中性程度。第一个关键结果是，正如McDougall和Giles（1987）最初提出的，异常量$\xi' = \xi - \xi_r(\gamma)$而非$\xi$才是最适合表征海洋水团的变量。第二个关键结果是，归一化$\xi'$的海洋断面似乎对$\xi$的选择相对不敏感，正如Jackett和McDougall（1985）首次提出的。本文还认为，物理空间中$\nabla \xi'$与$\nabla \gamma$的正交性比热盐空间中的正交性更切合spiciness理论，尽管如何用它来约束$\xi$和$\xi_r(\gamma)$的选择仍有待充分阐明。这些结果很重要，因为它们统一了文献中定义和使用spiciness的各种方式。它们还为追求全局定义、最大化中性的物质密度变量提供了严格的理论基础。为说明后一点，本文提出了对作者近期发展的热力学中性密度的新实现，并解释了如何调整现有的spiciness/spicity定义以与之配合。