风与海洋相互作用，揭示海洋能量传递的复杂机制

风驱动的洋流对海洋环流有着深远的影响，而海洋环流又会影响全球天气系统、热量分布甚至气候。然而，风如何激发和抑制海洋涡流、应变和涡度仍然很复杂，而且往往没有被完全理解。一项新的研究揭示了这些复杂的动，并提出了大气风如何激发海洋天气的新见解，强调了这些相互作用基于风向和风力的不对称性。

涡度、应变和海洋涡流

涡度是指流体的旋转运动，高涡度表示水旋转得很快，而低涡度表示旋转很少。而应变则是描述由于洋流运动海水如何变形或拉伸，应变是衡量海水团形状随时间变化的指标。由于风会产生表面流并与海洋表面产生摩擦，对涡度和应变都有直接影响。涡旋决定了主要洋流和环流的运动，而应变则促进了锋面生成和水团的变形，驱动了上层海洋的大部分混合和垂直输运。

海洋涡流在热量传递、营养物运输和调节天气模式中起着至关重要的作用，当地表洋流因地球自转或风向而偏转时，通常会形成涡流，这些旋转的海洋涡流根据可以它们的大小和周围条件持续数天、数周甚至数月不等。

这项新的研究探讨了风对海洋涡流的影响情况，大气风石是大气风是影响海洋环流的最重要力量之一，通过驱动表面洋流影响海洋中水团的运动。2020年的一项研究探讨风驱动洋流变化情况，研究表明过去在过去40年里，海洋中的主要风生洋流系统已稳步向两极移动。2023年的一项研究探讨了风生海洋环流的历史变化，通过研究1979年至2014年的历史风向，研究发现风驱动海洋环流的变化导致全球变暖增加了17%，突显了风如何间接影响气候动态。

新的研究发现

目前已有研究表明大气与海洋的相互作用会削弱海洋的中尺度涡旋，但风对海洋应变运动的影响尚未得到充分研究。近日，一项新的研究通过理论推导和数据分析相结合的方法，揭示了风对海洋涡旋和应变运动的能量传递机制。

研究发现，风对海洋涡旋和应变运动的阻尼作用是全球范围内相等的，且存在显著的极性不对称性，在副热带地区，风对气旋有阻尼作用，而对反气旋有激励作用；而在副极地地区，这种效应则相反。在副热带地区，风对气旋的阻尼作用约为-0.1GW，而对反气旋的激励作用约为+0.1GW。

风对海洋涡旋和应变运动的能量传递具有显著的季节性变化，尤其是在副热带地区，冬季的能量传递最为显著。在副热带地区，风对海洋涡旋和应变运动的能量传递在冬季达到峰值约为±0.15 GW，而在夏季则显著减弱。

此外，风应力梯度在能量传递中的重要作用，由海洋流引起风应力梯度总是对海洋流产生阻尼作用，而由大气环流引起的固有风应力梯度则会导致海洋天气系统的极性不对称性。

研究表明，大气风会导致海洋天气不对称能量化，其影响因海洋涡度和应变的极性而异，这一发现挑战了之前认为风只是抑制海洋涡流的假设，揭示了大气风对海洋天气系统能量传递的复杂机制，并为风和海洋流之间的动态相互作用提供了新的见解。

思考

大多数研究都集中在表面洋流上，但深海洋流对风相互作用的反应有何不同？

参考文献：Shikhar Rai, J. Thomas Farrar & Hussein Aluie，Atmospheric wind energization of ocean weather. Nature Communications volume 16, Article number: 1172 (2025) ，doi.s41467-025-56310-1