亚中尺度动力过程遍布全球海域，水平尺度为O(1-10)公里，在海洋能量串级、水体垂向物质输运过程中发挥重要的调控作用，是物理海洋学科长期关注的前沿方向。在传统研究认知里，发生于混合层的斜压不稳定（混合层不稳定）是亚中尺度过程生成的关键机制，该理论预测亚中尺度过程的影响仅能局限在混合层范围内。但近年来多项现场探测数据表明：亚中尺度过程呈现“深穿透”的特征，其影响深度远超混合层，传统理论无法合理解释该现象。早在2021年，已有学者提出“混合过渡层不稳定”的初步设想，但完整的理论体系尚未能构建落地。
针对这一科学问题，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心进行系列攻关研究，成果以“Mixed transitional layer instability: A mechanism for deep-penetrating submesoscale processes in the subtropical upper ocean”为题发表于国际知名海洋类期刊 Journal of Physical Oceanography。研究创新性提出混合过渡层不稳定这一新机理，弥补了传统理论的不足，成功解释了为何亚中尺度过程的影响深度远超混合层，有效完善了海洋亚中尺度动力学理论体系。该成果由深海圈层与地球系统前沿科学中心张志伟教授与在读博士生常江涛共同担任第一作者，张志伟教授出任通讯作者，张新城博士、张闻达博士参与课题协作研究。
研究人员结合实测数据分析后发现：亚中尺度过程垂向浮力通量和涡度等的e折深度是混合层深度的2-3倍，其深度到达了介于混合层和主温跃层之间的过渡层，且亚尺度涡的能量注入尺度（即亚中尺度涡的发生尺度）远大于混合层不稳定预测的混合层变形半径，这进一步证明了混合层不稳定理论的不足。在此基础上，本研究创新性地建立了一个包含弱层结的混合层、强层结的温跃层以及中等层结的过渡层的三层准地转模型，基于不稳定分析揭示了新型不稳定模态的存在，证实了“混合过渡层不稳定”理论假说，进而建立了理论框架。该理论所预测的亚中尺度过程垂向结构与观测十分吻合，预测的亚中尺度涡旋尺度与SWOT观测和真实情形数值模拟结果也更加接近（是混合层变形半径的3倍）。综上可见，“混合过渡层不稳定”为解释亚中尺度过程观测现象提供了更合理的理论模型，对完善亚中尺度过程参数化方案具有重要指导意义。
图1.（a）混合过渡层不稳定示意图（新理论），（b）混合层不稳定示意图（旧理论）
