混合层和深层的交换通过“卷挟作用”实现，分为两种过程：一种是随着湍流过程的加强，混合层加深，将混合层以下的水卷入混合层，称为“卷入”（entrainment）；另一种是湍流过程减弱，混合层随之变浅，混合层的水进入以下深层，称为“卷出”（detrainment）。

主要发生在低纬度和中纬度的大部分海域秋冬季节，其表层海水温暖，下层水温较低，混合层加深将混合层底较冷海水卷入混合层，对上混合层起到冷却作用。太阳的热量通过海-气界面源源不断地输入海洋，冬季风增强不断搅拌上层海水并造成失热，从而形成海洋上混合层加深，海水的密度在混合层内部沿铅直方向的分布比较均匀，但是在上混合层底部，有一个密度垂直梯度较大的跃层，风加强，混合层逐渐加深，直到达到统计平衡状态时为止。

基于海洋上层存在垂直分布较均匀的上混合层这一观测事实，将混合层作为整体来处理，并通过混合层内湍动能的收支平衡计算跨越混合层底的卷挟速度。这一参数化方案主要包括KT、湍流封闭、KPP及浪潮流耦合参数化等混合方案。由于上层海洋变量的垂直梯度远大于水平梯度，KT模型假设影响混合层变化的主要是局地垂直过程。当上层海洋获得风应力搅拌输入的动能和不稳定浮力强迫时，混合层内湍动能增加，被卷入过程所增加的势能平衡；当风强迫减弱，上层海洋在稳定的浮力强迫下，混合层变浅，以满足混合层内湍动能与势能的平衡，混合层内海水向温跃层卷出。

卷挟作用和上升（下降）流之间有着物理概念上的本质不同。卷挟是指海水穿越混合层底所带来的通量，由于混合层底随时间和空间的不断变化，因而夹卷速率并不能反映海水的垂直运动速度；而上升（下降）流则是在几何坐标系中对欧拉流场的描述，表示海水在垂直方向的流速。除非存在卷挟过程，上升流本身不会引起混合层温度的变化。在混合层厚度稳定的情况下，上升流与卷挟过程平衡，两者有一定关联。上升流将营养物质从较深层海洋向上层输送，而卷挟过程只能将混合层底部的营养盐带到海表面。

前者是由于风浪搅拌或者垂直对流形成的海洋上层的密度均匀层，后者由垂直湍流混合系数决定，可以小于混合层厚度。

极地海区的表层水受冷，通常通过混合层的卷出过程下沉，成为底层水或深层水之后，并逐渐铺展开来向低纬度海区移动，然后在低纬度海区上升。这种上升的速度本来很小，但由于卷挟作用，会使深层冷水的上升速度增大，穿越了温跃层而进入上混合层，在那里受热而升温，然后从上层返回极地，形成了热盐环流。

图1 夏威夷的巨大海浪

图2 冲刷塔里法海滩的海浪