由温盐大面资料直接计算数据覆盖区域三维海流的优化方法研究及应用

走航观测的海流资料包含了太多的随机成分，故无法利用它们直接勾画出海区总的流动状况，大面观测级海流数据目前仍主要依靠温盐资料的诊断及更进一步的半诊断分析。本项目计划选用并完善多个结构化和非结构网格代表性数值模型用于由温盐大面资料直接计算数据覆盖区域三维海流的优化方法研究。在湍封闭模型、水平混合系数、平流格式等方面对模型进行必要的改进，增加可选方案。选用多种先进的数据插值技术，并使用逆方法诸技术自动生成模型所需的流边界条件，给出多个更为完善的诊断和半诊断计算判据，并使用不同方法开展卫星高度计资料同化模型中海面高度场的试验。对涉及的包括网格剖分在内的各项技术方案进行多种类型区域适应性比较研究，给出一整套可以优化组合的技术方案，并对西北太平洋和中国近海的多个航次实测温盐资料开展三维诊断和半诊断应用研究。本研究将使海流的诊断和半诊断方法更完善、更准确、更规范，提高海流这个亚观测数据的可信度和可比性。

走航观测的海流资料包含了太多的随机成分，故无法利用它们直接勾画出海区总的流动状况，大面观测级海流数据目前仍主要依靠温盐资料的诊断及更进一步的半诊断分析。本项目计划选用并完善若干合适的数值模型,展开由温盐大面资料直接计算数据覆盖区域三维海流的优化方法研究。近年来，ADCP、Argo、Argos和卫星高度计等观测手段得到了广泛应用，其得到的观测资料也包含了流场信息，所以除海流由温盐资料诊断计算外，这些流场相关资料也成为我们研究的关注点。在项目执行期，我们一直紧紧围绕既定的研究目标，聚焦吕宋海峡周边海域，开展了一系列相关研究工作。研究发现，结合改进逆方法的三维诊断计算是一种确定流场极为有效的方法，诊断计算结果、ADCP、Argo、Argos和卫星高度计等观测可以相互印证。吕宋海峡附近环流结构复杂：水平多涡，垂向为三明治结构。吕宋海峡附近黑潮入侵南海行为存在明显的季节和年际变化：最强的黑潮入侵发生在冬季，而春季、秋季和夏季顺序减弱；吕宋海峡上层黑潮西向入侵的输送量与厄尔尼诺或拉尼娜现象密切相关，同时它还与吕宋海峡的中尺度变化相关；厄尔尼诺年黑潮入侵强于拉尼娜年。首次证实了2009年夏季（厄尔尼诺启动时期）黑潮西北向通过吕宋海峡入侵南海，西向的流量为2.15Sv。非线性效应对计算结果有一些影响, 但不会导致研究海域海流的实质性变化。比较均匀场与斜压场计算结果可知，斜压与底形的联合效应是影响吕宋海峡海域环流的一个重要动力机制。项目取得了明显好于预期的、具有国际影响力的研究成果，分别发表在Journal of Geophysical Research、Progress in Oceanography、Dynamics of Atmospheres and Oceans、Atmosphere-Ocean和Acta Oceanologica Sinica等国内外知名的主流期刊上。总之，本项目在促使海流的诊断和半诊断方法更完善、更准确、更规范，提高海流这个亚观测数据的可信度和可比性方面做了扎实的工作。