一、理论研究：

由于亚中尺度过程的非地转性，关于亚中尺度理论研究必然会用到非线性理论框架。不同的动力过程在谱空间里表现为不同的谱特征（图1）

（图1为海洋动能能谱斜率示意图）。

Blumen（1978）考虑了表层准地转流场（SQG），即仅由海洋上层密度异常驱动的流场，这时能谱虽然不存在惯性子区，然而它的谱特征却和表层浮力谱一致，斜率为 （ Lapeyre and Klein, 2006; Capet et al.., 2008d）。然而，不管是实际观测还是模式结果，对于存在密度异常的上层海洋，得到的谱的斜率介于二者之间，接近（ Bauer, 1997; Capet et al., 2008a; Callies and Ferrari., 2013; Callies et al.,2015）。这可能与上层锋面流场的间断、不连续性有关（Boyd, 1992）。而这一结论成为了学者们证明亚中尺度过程是否存在的重要依据。

针对亚中尺度过程生成的理论研究，学者们从很早就展开了工作。其中，锋生理论作为亚中尺度过程的一个重要生成机制，Hoskins 曾分别针对地转和半地转流场进行了理论研究（Hoskins and Draghici, 1977; Hoskins, 1975; Hoskins, 南海北部亚中尺度过程研究1982）锋生过程可以通过下面的方程进行刻画：

上述表达式表明锋生过程与背景流场的拉伸变形有着密切关系，当 F 为正，锋面梯度随时间增强，为锋生过程；当 F 为负，锋面梯度随时间减弱，为锋消过程。如果锋面梯度持续变强，地转平衡最终会被破坏，锋面发生不稳定。根据锋生理论，锋面的持续增强会诱导出跨锋面的次级环流，次级环流可以拉平等密度面，加速地转流，以抵制锋面的持续变强，维持锋面的地转平衡（图2）。

（图2为锋面及其次级环流示意图）

二、观测研究：

过搭载测温仪的拖曳 Seasoar 发现了在海洋锋面附近的亚中尺度结构，例如亚中尺度涡旋和暖丝结构（Pallard and Regier, 1992；Rudnick and Luyten, 1996）。图3给出了观测到的穿越锋面的位势涡度以及诊断得到次级环流的分布。从图上可以看出，在锋面处，上 200 米存在着尺度为几十公里的亚中尺度涡旋，通过诊断得到的垂向流速可以达到 40 厘米/天。随着对亚中尺度过程的认识进一步深入，学者们又通过高分辨率的等密度面追踪浮标发现了由亚中尺度过程引起的混合层中高频的分层结构变化（Hosegood et al., 2006）。此外，圣地亚哥沿岸的高频地波雷达监测网在两年内检测到了 700 多个亚中尺度涡，半径在 5 ~ 25 公里之间，罗斯贝数在 0.2 ~ 2 之间（Kim, 2010; 图 4）。这些观测结果进一步深化了人们对亚中尺度过程物质输运以及表层流场分布等特征的认识。

（图3为穿越锋面的位势涡度、次级环流分布）

（图4为圣地亚哥沿岸中尺度涡的空间分布。a）反气旋式涡旋；b）气旋式涡旋）

三、数值研究：

Capet 等（2008a, b, c）利用 ROMS 对加利福尼亚环流系统进行了理想模拟，深入讨论和分析了该海域亚中尺度过程的生成和演变。在加尼福尼亚流区，由于沿岸流的存在引起上升流，输运到上层的冷水最终形成了强锋面。高分辨率的模南海北部亚中尺度过程研究模拟拟结果表明，在该海区上层，存在着非常活跃的亚中尺度过程。通过更进一步的分析，首先，作者们发现锋生过程以及锋面的亚中尺度不稳定是海洋上层广泛存在亚中尺度过程的重要机制；其次，基于能谱方程，他们讨论了方程中各项对能谱通量的贡献，结果表明随着模式分辨率的提高，在亚中尺度波数范围内，会出现正的能谱通量，即正级串，这说明亚中尺度过程在能级串中起着重要作用。

Zhong（2013）同样利用 ROMS 模式对墨西哥湾海域进行了模拟，模拟发现该海域广发存在的亚中尺度过程对垂向的物质和热量输运有着重要意义，它不但可以引起海洋中浮游植物等物质的垂向输运，同时也可以使其在海面聚集，这与卫星观测到的马尾藻的分布有着重要联系（图5; Munk, 2001; Zhong et al., 2012）。

（图五为墨西哥湾表层相对涡度的分布）

截至目前，针对亚中尺度过程的模拟已在全球多个海域展开，包括了湾流区（Gula et al., 2014b）、黑潮流区（Kamidaira et al., 2014)、南海（刘国强，2013）以及南大洋（Rosso et al., 2015）等海区。而这些成果说明了亚中尺度过程在全球各大洋以及海区都是广泛存在的，同时也说明了亚中尺度过程在全球范围内有

着不可忽略、无可替代的作用和意义。