西太平洋具有复杂的三维环流结构和丰富的多尺度变化特征。作为连接不同大洋水团、控制海洋物质能量循环的“大动脉”，西太平洋环流一直是物理海洋学研究的热点。其中，北赤道流作为北太平洋西边界流的起源，以及热带环流和亚热带环流的分界线，在西太平洋的水体平衡和热量收支中发挥着重要的作用。近年来的潜标观测研究揭示了北赤道流区海流的季节内变化表现出表层强化和次表层强化的特征，其分布具有纬度依赖性，表层强化的季节内变化一般发生在较高纬度（13°N以北），而次表层强化的季节内变化则通常发生在较低纬度（13°N以南）。潜标ADCP观测还显示，在北赤道流轴线上（13°N，130°E），表层强化的季节内变化和次表层强化的季节内变化同时存在，而该现象被以往研究忽视，其动力机制也不清楚。针对这一现象，本文进一步结合了卫星高度计数据和OFES模式的输出结果，研究了这两种同时存在却不同类型的季节内变化信号的基本特征，探究了其动力机制。

       基于潜标观测的流速剖面，首先，本文研究了北赤道流区季节内变化信号的基本特征。结果表明，在北赤道流区同时存在两种不同类型的季节内变化信号，其中较为高频的信号，周期约为45天，表现为表层强化的特征，与第一斜压模有关；而较为低频的信号，周期约为85天，表现为次表层强化的特征，可能与第二斜压模有关。进一步分析卫星高度计和OFES模式输出结果发现，表层强化的季节内变化信号传播速度约为-0.15m/s ，波长约为618千米；次表层强化的季节内变化信号传播速度约为-0.11m/s ，波长约为628千米。基于涡旋探测和追踪算法对北赤道流区附近表层和次表层的中尺度涡旋进行识别和追踪，发现表层强化的季节内变化与局地生成的表层中尺度涡旋有关；次表层强化的季节内变化则与局地生成的次表层中尺度涡旋有关。

       基于卫星高度计数据和OFES模式输出结果对潜标位置处表层和次表层海流的速度剪切情况进行了诊断分析。结果表明，表层的北赤道流具有较强的垂向速度剪切，但水平速度剪切较弱；次表层北赤道潜流的垂向速度剪切和气候态平均的水平速度剪切都较弱，但其水平速度剪切存在明显的年际变化，一些年份的水平速度剪切会显著地增强。进一步利用OFES模式的输出结果计算了10°N至15°N，125°E至145°E范围内表层和次表层涡旋能量转化率，分析发现北赤道流区表层涡动能主要来源于斜压不稳定；次表层的情况则相对复杂，其涡动能主要来源于水平速度剪切强相位期间显著增强的正压不稳定。

       基于两层半约化重力模式，对潜标观测发现的表层强化的季节内变化信号的动力机制进行了探讨。结果表明，潜标观测位置（13°N，130°E）表层海流中，最不稳定模态的周期约为45天，波长约为661千米，与潜标观测结果以及卫星高度计观测结果一致，表明表层强化的季节内变化信号是由斜压不稳定导致的；基于一层半约化重力模式，对潜标观测发现的次表层强化的季节内变化信号的动力机制进行了探讨。结果表明，潜标观测位置（13°N，130°E）次表层海流中，最不稳定模态的周期约为85天，波长约为590千米，与潜标观测结果以及OFES模式模拟的结果基本一致，表明次表层强化的季节内变化信号是由正压不稳定导致的。

  此外，本文还基于吕宋岛以东18°N断面上的潜标观测结果，对吕宋以东黑潮和吕宋潜流的季节内变化进行了研究，发现该区域季节内变化的核心在移动过程中从表层逐渐向次表层延伸。

  综上所述，本文分别从能量学与动力学的角度，揭示了北赤道流区，潜标观测发现的两种同时存在的季节内变化信号的生成机制。其中周期约为45天、表层强化的季节内变化信号是由表层北赤道流的垂向速度剪切所引起的斜压不稳定产生的表层中尺度涡旋导致的；而周期约为85天，次表层强化的季节内变化信号则是由次表层北赤道潜流强相位期间显著增强的水平速度剪切所引起的正压不稳定产生的次表层中尺度涡旋导致的。

第1章  引言. 1

1.1 研究意义... 1

1.2 西太平洋环流多尺度变化研究现状... 2

1.3 西太平洋中尺度涡旋研究现状... 6

1.4 本文研究内容... 10

第2章  研究资料与方法... 12

2.1  主要研究资料... 12

2.1.1  潜标观测数据... 12

2.1.2 卫星高度计数据... 14

2.1.3 OFES模式数据... 15

2.2 主要研究方法... 16

2.2.1 功率谱分析... 17

2.2.2 经验正交函数分解... 18

2.2.3 垂直模态分解... 20

2.2.4 涡旋探测与追踪方法... 20

2.2.5 涡动能转化率... 23

第3章  北赤道流与北赤道潜流的季节内变化特征... 25

3.1 潜标观测的季节内变化... 25

3.2 卫星高度计观测海流的季节内变化... 39

3.3 OFES模式模拟海流的季节内变化信号... 42

3.4 两种不同季节内变化信号的来源... 46

3.4 背景流的速度剪切... 52

3.4 本章小结... 55

第4章  表层强化的季节内变化动力机制. 57

4.1 表层涡旋的能量分析... 57

4.2 两层半约化重力模式... 58

4.3 北赤道流区上层海洋的斜压不稳定... 62

4.4 斜压稳定性对参数的依赖... 64

4.5 本章小结... 67

第5章  次表层强化的季节内变化动力机制... 69

5.1 次表层涡旋的能量分析... 69

5.2 一层半约化重力模式... 71

5.3 北赤道流区次表层海洋的正压不稳定... 74

5.4 本章小结... 79

第6章 吕宋以东海流的季节内变化特征... 81

6.1 潜标观测的季节内变化... 81

6.2 卫星高度计观测海流的季节内变化... 100

6.3 本章小结... 103

第7章  总结与展望... 105

7.1 主要结论... 105

7.2 本文创新点... 107

7.3 未来工作展望... 108

参考文献... 110

致  谢... 117

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果... 118