近日，国际知名学术期刊《Geophysical Research Letters》在线发表了中国海洋大学海洋与大气学院的最新研究成果“Modulation of Mode-Water Eddies on Upper Ocean Responses to Tropical Cyclones”（模态水涡旋对热带气旋诱导的上层海洋响应的调制作用）。该研究首次揭示了具有反气旋表面特征和透镜型垂向结构的模态水涡旋在热带气旋经过时对上层海洋物理和生态响应的显著调制作用。论文第一作者为青年教师宁珏博士，合作者包括中国海洋大学的徐青教授、陈旭教授、王涛副教授和许丽晓教授。
热带气旋是全球最具破坏性的自然灾害之一，其经过海洋时会通过混合、平流和海-气热交换等方式，引发上层海洋剧烈的物理和生态响应。中尺度涡旋作为海洋中普遍存在的物理现象，其对热带气旋-海洋相互作用的影响受到了广泛关注。然而，已有的研究主要聚焦于表层强化的涡旋，对于次表层强化的模态水涡旋在热带气旋-海洋相互作用中所扮演的角色尚未有清晰的认识。
本研究结合卫星遥感观测、现场观测和数值模型输出资料，发现在热带气旋经过后，模态水涡旋所在的区域出现了极端的海表面降温现象，降温幅度可达4.2 °C，显著强于相邻的气旋式冷涡和无涡旋区域（图1）。研究表明，模态水涡旋独特的热力学结构（图2）能够更有效地促进热带气旋诱导的混合过程，使得次表层冷水更容易上升至海表面，从而导致海表温度剧烈下降。该过程还会明显增加混合层盐度并加深混合层深度。在生态方面，受到热带气旋和模态水涡旋的共同影响，硝酸盐和叶绿素a浓度在热带气旋过境后呈现出复杂的多层变化特征。
该研究揭示了模态水涡旋在热带气旋过境后的指示剂作用——“冷斑”，从次表层强化涡旋的新视角，丰富了对热带气旋诱导的海洋响应过程的认识。这一发现为理解中尺度涡旋在热带气旋-海洋相互作用中的影响提供了新的理论依据，并为提高海洋-大气耦合模型对热带气旋响应的模拟能力提供了科学支持。
图1.热带气旋“万宜”（左）和“南玛都”（右）过境前后的海表温度（°C）。图(a)和(d)中的红框表示两个典型的“冷斑”。蓝色和黑色虚线分别表示 “万宜”和“南玛都”的路径，其上的点表示热带气旋每天00:00（UTC）时的中心位置。(b)-(c)和(e)-(f)放大了红框标注的海表温度分布，叠加等值线为相应的正海面高度异常（cm）。(b)和(e)：热带气旋经过前；(c)和(f)：热带气旋经过后。
图2. 涡旋1和涡旋2沿涡旋中心纬度的温度垂直变化（°C）。灰色虚线表示涡旋中心。(a)-(b)和(d)-(e)：温度；(c)和(f)：温度差异。
发表文章列表：
Ning, J., Chen, X., Wang, T., Xu, Q., &Xu, L. (2025). Modulation of mode‐water eddies on upper ocean responses to tropical cyclones. Geophysical Research Letters, 52, e2024GL112598.
文章链接：https://doi.org/10.1029/2024GL112598