开尔文-亥姆霍兹不稳定性和卡门涡街可引起局部能量耗散，物质混合和结构振荡等过程，是科学和工程领域中不可忽视的问题。在高温日冕中，剪切速度在边界层引起的开尔文-亥姆霍兹不稳定性被证实可以加速物质混合和能量耗散，而卡门涡街则可以引起环和高温电流片等结构的震荡，进而在涡旋处耗散能量。因此，这两种不稳定性的研究对于理解日冕物质混合、加热及震荡等过程有着重要意义。理论研究也表明这两种不稳定性共同发生时可有效促进流体中涡旋的产生，但这种情况能否在日冕中发生尚不明确。基于搭载在Solar Orbiter上的极紫外成像仪（EUI）的高时空分辨率数据，山东大学空间科学研究院、英国贝尔法斯特女王大学和国家空间科学中心的科学家开展合作研究，首次发现日冕环境中并发的开尔文-亥姆霍兹不稳定性和卡门涡街。论文匿名评审专家认为这是科学上的首次发现（“...first concurrence observations... This is a scientific first....”），并给予了高度评价，认为我们的工作是日冕磁流体力学研究的重大进展(“The work represents a significant step forward in the study of MHD instabilities in the solar corona.”)。

  在EUI的一组日冕观测中，我们发现一例小尺度喷流撞击邻近冕羽后传播方向发生明显偏移，且偏移位置明显增亮。碰撞发生后，喷流与冕羽的边界由光滑演变为锯齿状（图1），与开尔文-亥姆霍兹不稳定性导致的结构演化特征相符。另一方面，观测的喷流和冕羽的剪切速度满足基于典型喷流和冕羽物理性质的开尔文-亥姆霍兹不稳定性临界条件。通过计算锯齿结构的增长速度，我们发现其与理论增长速度相符。在喷流与冕羽碰撞位置的下游区域，我们发现喷流两侧交替出现亮团结构，其脱落周期约为25s，这些结构的特征与卡门涡街产生的涡旋相似（图2）。该观测事例发生位置的雷诺数和Strouhal数分别为168和0.33，支持稳定卡门涡街的发生。通过跟踪该事件的演化，我们发现开尔文-亥姆霍兹不稳定性产生的褶皱在达到最大后转变为亮点，并进一步与卡门涡街的涡旋融合，从而促进了涡旋的增长（图3）。

  这一工作在观测上首次发现日冕环境中并发的开尔文-亥姆霍兹不稳定性和卡门涡街，并揭示了两者并发时对流体中涡旋增长的正向作用。这对加深太阳大气中磁流体力学不稳定性的理解有着重要作用。

  该工作作为快报（LETTER）发表于天文学与天体物理学期刊（A&A）。论文题目为：“Concurrence of a Kelvin-Helmholtz instability and Kármán vortex street in the Sun’s corona”。山东大学空间科学研究院太阳大气物理与探测课题组硕士研究生魏恒远为论文第一作者，黄正化教授和夏利东教授为论文通讯作者。论文工作得到了国家自然科学基金以及国家重点研发计划的资助。论文全文链接：https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/10/aa47313-23/aa47313-23.html。

图1.喷流与冕羽边界处开尔文-亥姆霍兹不稳定性的产生和增长。

图2.卡门涡街的演化过程及涡旋脱落周期。

图3.开尔文-亥姆霍兹不稳定性对卡门涡街涡旋形成的促进过程。