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中国科学院南海海洋研究所在海洋次表层动力过程反演研究上取得进展

编译者:liguiju发布时间:2022-8-6点击量:14 来源栏目:科研动态

近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)海洋模拟与生态动力团队与厦门大学薛惠洁教授合作,聚焦南极绕极流海域(凯尔盖朗岛海域附近),利用海表卫星观测资料对次表层动力过程开展重构反演研究,并结合(携带传感器的)象海豹所收集的高分辨率温盐剖面观测对比分析反演结果。相关研究成果以LTO刘磊博士为第一作者,厦门大学薛惠洁教授为通讯作者发表在《Journal of Physical Oceanography》上。

对于广袤的海洋,尤其是在海况恶劣的海域,很难实现具有三维高时空分辨率的现场剖面观测。海洋卫星遥感虽然可以提供近实时、连续、覆盖全球并具有较高时空分辨率的观测,但是现阶段卫星遥感仅能获取海洋表层的信息,如何将卫星观测海表信息向下投影以实现次表层动力过程的反演,一直是海洋科学中的研究热点。

    

基于两种先进的动力学反演方法[内部表面准地转方法(简称isQG)及其改进版本(简称L19)],研究团队利用卫星海表数据(高度、温度及盐度)针对次表层密度扰动场实施重构。与密度扰动现场剖面观测相比,重构结果可合理地捕捉到中尺度结构信号,图b(图c)与图a的空间相关系数在上层400米都超过了0.8。

    

垂向运动(w)在海洋上混合层与深层的物质能量交换(如热量、盐度、生物地理化学元素等)过程中扮演着极其重要的角色。由于w的强度和时空尺度非常小,极难实现对w的直接观测。研究团队基于重构的三维变量场(密度及水平地转流),利用二维准地转Omega诊断方程进一步计算地转变形场锋生作用引发的垂向运动wtg。尽管反演结果与基于现场观测的wtg_seal整体上存在一定差别,在密度重构相对较好的局部区域,比较吻合:二者空间相关系数可超过0.8。在信号强度上,反演结果弱于基于高分辨率剖面观测诊断的wtg_seal,这主要是因为,卫星格点资料(尤其是海表高度)的时空分辨率较低,未来高分辨率卫星观测计划将有助于改善这些差异。

该研究成果为充分利用未来高分辨率卫星计划[如SWOT (Surface Water and Ocean Topography), OSCOM (Ocean Surface Current multiscale Observation Mission)]的反演工作打下先行基础,具有重要的科学意义和应用价值。

该研究得到中国科学院战略性先导科技专项、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项、国家自然科学基金、热带海洋环境国家重点实验室自主项目等的资助。

    

相关论文信息:Liu, L. and H. Xue*, 2022: Estimating the Ocean Interior from Satellite Observations in the Kerguelen Area (Southern Ocean): A Combined Investigation Using High-Resolution CTD Data from Animal-Borne Instruments. J. Phys. Oceanogr.,

DOI: https://doi.org/10.1175/JPO-D-21-0183.1

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