近日，Journal of Geophysical Research: Oceans期刊在线发表海洋动力-物理环境与智能感知全国重点实验室/海洋与大气学院的最新科研成果A Numerical Study of Submesoscale Processes Generated by Mixed Transitional Layer Instability（《混合过渡层不稳定生成亚中尺度过程的数值模拟研究》）。该成果由在读博士研究生常江涛为第一作者，张志伟教授和张新城博士为共同通讯作者，赵玮教授为合作者共同完成。
亚中尺度过程是水平尺度O(1-10)公里的一类运动，在全球海洋中普遍存在，在海洋能量串级与垂向物质输运中扮演重要角色。传统观点认为，混合层不稳定（MLI）是亚中尺度过程的主要生成机制，其影响仅局限于混合层内。然而，近期大量现场观测结果表明，亚中尺度过程的影响深度远超混合层，混合层不稳定理论无法解释这一观测事实。为阐明深穿透亚中尺度过程的生成机制，张志伟教授等在前期研究中提出了“混合过渡层不稳定（MTI）”机制并建立了相应的理论框架（Zhang et al., 2021, 2025）。
本研究采用水平分辨率为1公里的ROMS模式，模拟了副热带海区典型中尺度锋面的失稳过程，通过设置含过渡层与不含过渡层的对照实验，进一步刻画了MTI生成亚中尺度过程的非线性演化与能量学特征。结果表明，包含过渡层的实验生成的亚中尺度过程水平尺度更大、强度更强、垂向影响深度更深，其信号可穿透混合层底并到达过渡层底（图1a），垂向结构与MTI理论预测一致（图1b）。能量学诊断显示，MTI能够同时释放混合层和过渡层中的有效位能，其垂向浮力通量贯穿整个混合层和过渡层。此外，MTI理论预测的副热带逆流区亚中尺度涡半径约为20公里（图1c），与SWOT观测结果十分吻合（图1d）。
综上，该研究基于高分辨率数值模拟，并结合理论分析与SWOT观测，系统验证了“混合过渡层不稳定”，深化了对海洋上层亚中尺度过程生成机制与能量学特征的认识，对完善亚中尺度参数化方案，加深理解跨尺度能量串级和垂向物质输运具有重要意义。
研究工作得到国家自然科学基金、山东省“泰山学者”特聘专家等项目资助。
图1 副热带逆流区，（a）数值模拟的亚中尺度Rossby数，（b）数值模拟的亚中尺度Rossby数垂向结构与MTI理论预测对比，（c）MTI与MLI理论预测的涡旋尺度，（d）SWOT观测的亚中尺度涡旋。
文章列表：
CHANG J. -T., Z. -W. Zhang*, X. -C. Zhang*, and W. Zhao, 2026: A Numerical Study of Submesoscale Processes Generated by Mixed Transitional Layer Instability. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2026JC024692, https://doi.org/10.1029/2026JC024692.