论文部分内容阅读
海洋是气候系统的重要组成部分，对海洋内部状态的研究具有重大意义。现场观测资料准确性高，但相对于广袤的海洋，这些资料时空分辨率较低，不能充分地刻画海洋真实状态。近几十年，卫星遥感技术的发展为海洋科学研究提供了高时空分辨率的资料，但海洋卫星遥感仅能观测海表信息。因此，如何利用海表卫星资料反演海洋内部状态成为海洋研究领域中的热点。本论文基于动力学方法，结合卫星观测、现场观测、以及再分析资料，研究如何利用海表信息反演海洋内部状态，为卫星遥感技术的应用提供新的思路与手段。 本论文利用“内部+表面准地转方程”(isQG)动力学方法进行研究。isQG方法利用海表温度、盐度、高度、以及层结就能够反演海洋内部的密度场和速度场。本论文首先利用再分析资料对这个方法进行验证。利用再分析资料中的海表信息及层结驱动isQG方法进行计算，再把重构的海洋内部状态与再分析资料进行对比。结果表明isQG方法十分有效，特别是在中尺度涡旋活动频繁的海区，但是该方法在层结较强、海表密度信号弱的区域重构效果较差。为了得到isQG方法的时间适用性，本文还分析了该方法性能的季节变化，发现重构效果在冬季较好。该方法的重构性能还受到数据分辨率的影响，驱动场的空间分辨率越高，反演的结果越理想。 为了在真实海洋中验证isQG方法，本文利用卫星高度、温度、盐度资料驱动isQG计算，并把反演的密度场与Argo观测进行对比。结果表明，isQG方法能够很好地反演混合层底至-1500米之间的密度涡旋场，尤其是在夏季。与再分析资料季节敏感性试验中得到的结论相反，观测资料的误差导致冬季的重构效果较差。在夏季，强层结抑制了表面解及误差的下传;在冬季，误差会随着表面解下传到深层海洋，影响重构效果。反演结果在混合层内部及其附近并不是很好，归结于以下几个原因:输入变量中的误差集中体现在表面解中，而表面解在混合层内占主导地位;重构结果的时空分辨率较低，滤除了一些小尺度信号;内部解仅由正压模态和第一斜压模构成，可能不足以充分地描述上层海洋密度变化。由于SMOS盐度资料具有较大误差，基于SMOS海面盐度的反演统计结果较差。但是个例试验表明，当SMOS盐度足够准确时，isQG计算能够得到较好的重构结果。