中文摘要：

南大洋经向环流在地球气候系统中起着重要作用,对大洋温跃层形成、全球翻转环流以及海洋生物活动都有决定性的影响。但经向环流的物理机制还不清楚。已有的研究多着眼于中尺度瞬变涡，受方法的限制往往忽略平均地转流的作用，也没有考虑绕极流空间结构的纬向不对称性。本申请将采用一种新的流函数方法处理历史水文资料，所得出的地转经验模态能够反映绕极流的纬向变化，并由此诊断平均地转流动对经向环流的贡献，进而揭示经向环流与南大洋热收支、南极中层水与亚极地模态水生成的关系。诊断分析的结果与一个等密度面大洋模式的高精度数值实验进行比较，以确定平均地转流和中尺度涡在绕极流经向环流中的贡献。研究成果将更新我们对南大洋经向环流的认识，使我国在高纬度大洋环流的理论研究方面较快地达到国际前沿水平。

结论摘要：

南大洋经向环流在地球气候系统中起着重要作用, 对大洋温跃层形成和全球翻转环流有着决定性的影响。但经向环流的观测证据和物理机制都还不清楚，已有的研究多着眼于中尺度瞬变涡，受方法的限制往往忽略平均地转流的作用，也没有考虑绕极流空间结构的纬向不对称性。本研究采用了一种新的流函数空间投影方法处理历史水文资料，所诊断的三维地转经验模态能反映绕极流的纬向变化，并由此计算出平均地转流的经向分量，直接证实了绕极流经向环流的存在。这种纬向不对称的经向环流结构与南大洋热收支、南极中层水与亚极地模态水生成有着密切的关系。通过对海洋上界面大气环流的诊断，发现绕极流经向环流的形成主要源于南大洋区域的大尺度海气相互作用所产生的一种地转流受冷却而旋转的物理现象。在此基础上我们提出了关于旋转层化流体斜压结构的新的理论，论文被地球流体领域的顶级刊物接受发表。同时，诊断分析的结果与大洋模式的高精度数值实验进行了比较，以确定中尺度涡在绕极流经向环流中的贡献。