中尺度涡广泛地存在于海洋中,并且不断地移动,对大洋环流、热量及粒子的输运、气候变化以及海洋生态等方面有着重要的影响。以往涡识别和追踪存在很多问题:涡识别不能将多核涡分割开,而是将其识别为一个;涡追踪忽略了涡的动态演化过程(合并、分裂)等,因此,很有必要研发一套完善的海洋中尺度涡识别和追踪动力学演化模型和数据产品。我们通过对以往涡识别方法的研究与分析,提出了一种新的分水岭策略分割海洋中尺度涡的方法,解决了多核涡的识别问题,分割策略可以将多核涡准确地分割开来,准确率高、识别效果非常好。在单核涡识别的基础上,提出了涡的系谱演化模型——GEM(Genealogical Evolution Model)。GEM是一种高效的海洋中尺度涡动力学追踪模型,GEM模型克服了以往涡追踪方法中存在的问题,可以区别不同的动力学过程,如涡的合并和分裂的动力学演化。首先,GEM模型采用了二维向量而不是标量来计算两个涡之间的相似度,有效地解决了以往涡追踪过程中“暂时性丢失”的问题。其次,为了更精确地描述了 GEM,我们采用父辈和子辈的角色来定义两个涡之间的关系,并建立逻辑关系分支。另外,我们采用了向前看(前瞻)的追踪策略,有效地简化了计算复杂度。GEM模型的计算复杂度正比于区域网格数L,涡的个数M,前瞻步长N和总时间步T,即O(LM(N+1)T)。由于我们要求涡的区域必须有重叠,因此涡的追踪轨迹非常光滑。利用GEM模型我们生成了 1993年-2016年的全球海洋中尺度涡动力演化数据产品。数据产品给出了约1089092个识别得到的单核涡的振幅、面积、生命周期等基本信息,并记录了约351732条生命周期大于28天的涡的运动轨迹,以及涡的整个生命周期所发生的合并分裂事件,为研究海洋中尺度涡的基本性质、涡的动力学研究等提供了一个重要的基础。对涡数据产品进行统计分析发现,涡的平均生命周期大约为97天,最大生命周期为2455天(反气旋涡),长达6年之久;涡平均振幅为17cm,最大振幅超过了 2m,平均半径为100km左右。涡主要存在于黑潮延伸体、墨西哥暖流、巴西暖流、南极绕极流等比较强的洋流附近;气旋涡和反气旋涡分布并没有明显的差异。涡多向西运动,气旋涡多向两极运动,而反气旋涡向赤道运动。涡多在大洋的东边界生成,而在西边界消亡。涡数量随着涡生命周期、传播距离的增加呈指数下降趋势,相比于反气旋涡,气旋涡传播距离更远,但生命周期去却较短。涡在运动的过程中会与其它涡发生相互作用,合并分裂比较频繁的区域主要发生于涡数量比较多的强洋流附近。随着涡生命周期的增长,分裂合并频率呈线性增加趋势。对于生命周期较长的涡,气旋涡分裂合并的频率略微高一些。此外,涡的数量呈季节性变化,全球涡数量在12月、1月份达到最大值。