基于高分辨率地震图像的白令海次表层涡旋跨等密面混合空间变异及其生态效应研究

本综述利用高分辨率地震成像技术，首次系统揭示白令海次表层中尺度涡旋（subsurface eddies）的结构特征及其对跨等密面混合（diapycnal mixing）的增强机制。研究发现涡旋边缘存在显著混合热点（ diffusivity 达10-3 m2 s-1），该过程由剪切不稳定性（shear instability）和亚中尺度过程（submesoscale processes）驱动，对营养盐垂向输送及初级生产力具有重要调控作用，为高纬度海洋-生态系统耦合研究提供新视角。

　　

Seismic Observations

地震成像结果（图5）显示，测线007、010、016与017均捕捉到次表层涡旋及其周边伴随的亚中尺度现象。涡核通常呈现弱反射或透明特征，表明其内部温盐属性相对均一；而强烈的温盐梯度使涡旋外围形成高振幅反射结构，这些反射层常呈倾斜细丝状向下延伸，暗示着活跃的垂向运动与混合过程。

Characteristics of Eddies in the Bering Sea

观测与模拟研究表明白令海存在大量表层与次表层涡旋（如Stabeno & Reed, 1994）。Zhabin等（2021）基于海平面异常场（SLA方法）的自动涡旋识别显示，1993–2018年间该海域至少存在592个寿命超4周的中尺度涡旋，其中反气旋涡占比超70%，多分布于陆坡与海盆区。本研究地震数据进一步揭示这些涡旋多呈椭圆形或碗状，水平尺度7–65公里（以亚中尺度为主），主要发育于250米以浅水域，仅少数（如测线007的AE8）形成于300米以下。涡旋侧翼与底边界清晰可见强反射层，而上边界反射较弱，可能与局部水团特性及能量串级过程有关。

Conclusions

本研究在白令海阿留申海盆识别出21个次表层反气旋涡，其边缘（尤其侧翼与上边界）的跨等密面扩散系数（diapycnal diffusivity）显著提升至10^-3 m² s^-1，较海洋内部背景值高2个量级。混合增强机制与涡旋搅拌引发的亚中尺度过程（如细丝结构）及流速剪切不稳定性密切相关。涡旋驱动的湍流混合有效促进热量、营养盐等物质的垂向输送，对白令海初级生产力及生态系统具有深远影响。