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内波是普遍存在于稳定层化的海洋内部的一种波动,影响着海洋中的质量、动量和能量的输送。内波间的非线性相互作用将海洋中的能量从大尺度不断地向小尺度传递,从而引起内波破碎,导致跨等密度面的湍流混合(简称湍流混合)。小尺度的湍流混合对于热量输运、水体交换和溶解物质(营养物质与污染物)的垂向输运以及全球气候、热盐环流、海洋环境与生态系统的变化都有重要影响。因此,研究湍流混合的时空变化特征及其影响因素具有重要意义。海洋内部的湍流混合主要是由内波破碎导致,而大量研究表明风生近惯性能量、潮汐以及海流与海底地形的相互作用(尤其在南大洋)是内波场的主要能量来源。本文利用8年JODC (Japan Oceanographic Data Center)和KESS计划(Kuroshio Extension System Study)的温盐深仪(conductivity-temperature-depth, CTD)水文观测剖面资料,基于细尺度参数化方法研究了在西北太平洋地区的跨越等密度面的混合的时空变异,发现：海洋上层300-1800 m湍流混合呈现显著的季节性变化特征,并且在统计上与风生近惯性能量有明显的相关关系：相对于平滑地形,湍流混合系数在地形粗糙的区域加强。因风生近惯性能量和粗糙海底地形而强化的湍流混合可分别穿透到海洋内部1800 m和距海底3300 m处,该穿透距离随着风生近惯性能量和地形粗糙程度的变化而变化。该研究证明了风生近惯性能量的驱动和海底地形的影响对于维持海洋内部的湍流混合有着重要的作用。深海的混合过程使深海的冷水上升到海洋上层,从而形成大洋的经向翻转环流(Meridional Overturning Circulation, MOC)的闭合。在南大洋,28 kgm-3中性密度面可以近似作为上下两层经向翻转环流的分界面。在南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current, ACC)区域,本文联合使用Argo (Array for Real-time Geostrophic Oceanography)剖面数据和DIMES (Diapycnal and Isopycnal Mixing Experiment in the Southern Ocean)中的CTD剖面数据,应用细尺度参数化方法研究了湍流混合在28 kgm-3中性密度面的特征。研究发现在该中性密度面,垂向混合率达到(1.13±0.14)×10-4 m2s-1,比开阔大洋中的扩散率大一个量级。这里强混合的形成有多方面因素,一方面上层强烈的西风带输入大量能量,另一方面在深层海洋,强劲的南极绕极流与地形的相互作用为内波场提供能量。此外,MOC的下支流环通过28 kgm-3中性密度面的向MOC上支流环的体积输送可以达到4.8±0.6 Sv,是冷水下沉到MOC下支流环的体积的一半之多。而经向翻转环流的下支控制着深海中的水体、热量、C02以及营养物质的输送,这对估计全球的气候和生物化学变化过程有着重要的价值。