卫星遥感海表盐度在HYCOM海洋模式中的同化以及对其他观测系统的作用

The sea surface salinity (SSS) plays a vital role in the ocean dynamics, thermodynamics and air-sea interaction, and is also an important indicator of the global water cycle. The SSS observations are sparse, even in the Argo era. The SMOS and Aquarius missions provide a near-global coverage of SSS, which brings a new opportunity for studying the SSS variations. However, the direct use of satellite SSS observations may be challenging at high latitudes, coastal regions and cold waters due to a large uncertainty. Moreover, the long-term SSS variations cannot be seen from the satellite SSS obervations. This limitation can be tackled using the satellite SSS in conjunction with the model and a data assimilation system. The project aims at developing a assimiation scheme for the satellite SSS based on the hybrid coordinate ocean model (HYCOM). It will compensate the defect in satellite SSS observations by the merits of full space and time coverage. The impacts of the satellite SSS assimilation on the dynamics, thermodynamics will be investigated. The SSS variabilities and salinity budget will be studied on a long-term scale by the assimilation of multi-source observations. That will provide an important scientific evidence for the ocean water cycle. Moreover, the contribution of the statellite SSS oberving system to the existing ocean observing network will be evaluated. That will be importantly scientific significance for the long-term maintance of the expensive observing system.

海表盐度（SSS）在物理海洋以及海气相互作用等方面起了重要的作用，也是全球水循环的重要指标。SSS观测一直以来相对较少，即使在Argo时代，直至SMOS和Aquarius卫星的发射，SSS观测覆盖才发生了革命性的变化，给理解SSS变化带来了新的机会，但由于其在高纬度、沿岸等海域存在较大的不确定性，造成了其使用面临很大的挑战，而且，也无法从长时间尺度来研究SSS的变化。资料同化，作为将观测与模式最优结合的工具，可以解决这种局限性。本项目就是基于垂直混合坐标模式HYCOM，发展卫星SSS的同化方法，通过提供全空间和时间覆盖的估计补偿SSS观测缺陷，探讨SSS同化对于海洋动力、热力影响，通过联合现有其他观测的同化，从长时间尺度深入研究SSS变率以及盐度收支，为海洋水循环研究提供重要科学依据。评估卫星SSS观测系统对海洋现有观测系统的作用，对于长期维护运行这种昂贵的观测系统，具有重要的科学意义。

海表盐度（SSS）在物理海洋以及海气相互作用等方面起了重要的作用，也是全球水循环的重要指标。SSS观测一直以来相对较少，即使在Argo时代，直至SMOS和Aquarius卫星的发射，SSS观测覆盖才发生了革命性的变化，给理解SSS变化带来了新的机会，但由于其在高纬度、沿岸等海域存在较大的不确定性，造成了其使用面临很大的挑战，而且，也无法从长时间尺度来研究SSS的变化。资料同化，作为将观测与模式最优结合的工具，可以解决这种局限性。本项目就是基于垂直混合坐标模式HYCOM，发展卫星SSS的同化方法，通过联合现有其他多源观测的同化，一方面评估卫星SSS观测系统对海洋现有观测系统的作用，另一方面从长时间尺度深入研究SSS变率以及盐度收支。通过项目的执行，建立了新型卫星海表盐度观测误差的确定方法，构建了观测误差协方差矩阵，通过引入垂直局地化技术，研发了卫星海表盐度同化方案，解决了传统方法引发的次表层温盐变差的问题，通过试验评估了同化性能，同化方案可以有效改进温盐分析，尤其是盐度。分别开展了卫星海表盐度，现场海表盐度观测，卫星海表温度、卫星高度计、现场温盐廓线同化试验，以及两两组合的同化试验，评估了卫星海表盐度观测系统对于其他海洋观测系统的补充贡献，对于长期维护运行这种昂贵的观测系统，具有重要的科学意义。通过多源观测同化试验，从季节和年际等方面研究了混合层盐度变率和收支，同化可以准确地再现盐度的收支，为海洋水循环研究提供重要科学依据。项目研发的海表盐度同化技术及产生的多年再分析数据集可以为海洋数值预报和海洋物理现象的深入研究提供重要的技术和数据支撑。