ARGO资料客观分析与三维温盐场重构技术研究

Argo buoyage data is now only usable global 3-dimensional real-time/ delayed oceanic observational data, which provides a key observational facts support for analyzing and revealing the marine factors of temperature-salinity spatial structure, as well as for understanding and deepening the environmental characteristics and climate change rules, the potential rich information resource of Argo data possess of extremely important scientific and applied value. Aiming at the spatial abnormity and temporal discrete problems of Argo data, which were usually shown as sparse, scattered and missed, an objective analysis research such as error diagnosis & quality controlling, sparse Argo data interpolation and missed information recovering,as well as information fusion & 3-dimensional temperature-salinity field reconstruction among of Argo data, satellite data and climatic background, will be carried out. By exploring and abstracting an innovative methodology and applied technique route, and by solving the difficult problems and key technology of Argo data impersonal analysis and optimized using, it can effectively contribute a data/information support for deepening the oceanic and atmospheric science research, improving the supporting ability of oceanic/atmospheric numerical forecast. Moreover, by carrying through this item, some young graduate students and researchers can be well trained and exercised in the scientific fields of Argo investigation and corresponding data analysis.

ARGO资料作为目前唯一实时/延时可用的全球尺度的三维海洋观测资料，为分析揭示海洋环境温盐分布和要素结构、理解和深化海洋环境特性和气候变化规律提供了关键的观测事实基础，其蕴涵的丰富信息资源具有极重要的科学意义和应用价值。本项目针对ARGO资料稀疏、零散、缺损等空间不规则和时间不连续问题，开展ARGO资料的误差诊断与质量控制、ARGO稀疏资料插值、缺损数据拟合等客观分析研究以及ARGO资料与卫星遥感产品和气候背景资料的信息融合和三维温盐场反演重构研究，探索凝练ARGO资料信息提取与数据挖掘应用的创新方法思路和实用技术途径，解决制约ARGO资料分析处理与优化利用的难点问题和关键技术，为深化海洋和大气科学研究，改进、提高大气、海洋的数值预报和业务保障能力提供数据服务和信息支持。此外，通过本项目研究，为Argo等海洋科学调查资料的分析处理和应用培养和锻炼一批年轻的后备力量。

ARGO资料作为目前唯一实时/延时可用的全球尺度的三维海洋观测资料，为分析揭示海洋环境温盐分布和要素结构、理解和深化海洋环境特性和气候变化规律提供了关键的观测事实基础，其蕴涵的丰富信息资源具有极重要的科学意义和应用价值。本项目针对ARGO资料稀疏、零散、缺损等空间不规则和时间不连续问题，开展了ARGO资料误差诊断与质量控制、ARGO稀疏资料插值、缺损数据拟合等客观分析研究以及ARGO资料与卫星遥感产品和气候背景资料的信息融合和三维温盐场反演重构研究。重要成果包括：1）提出了“最佳匹配”历史剖面资料的Argo资料误差订正方法和质量控制技术，实现了对Argo浮标轨迹、毛刺、可疑剖面及盐度漂移等误差的有效检测和合理订正；开展了SMOS和Aquarius卫星海表盐度产品误差分析与质量评估，为卫星盐度产品与Argo浮标资料融合和盐度产品重构提供了依据；2）提出了最优插值（OI）与多变量DIN-EOF互补的Argo资料与卫星遥感产品融合的三维海温场重构技术，重构的G-Argo产品能较好表现海温的季节、年际和气候态等多时间尺度特征；3）针对Argo资料零散、稀少问题，提出了稀疏数据插值新方法-信息扩散插值算法，发展了“椭圆式”和“概率式”两类非均匀信息扩散插值算法模型；4）针对最优插值三维温盐场重构时，需正确估算背景场误差协方差与斜压罗斯贝变形半径等问题，提出用高分辨率气候态资料进行斜压罗斯贝变形半径优化及相应误差相关尺度的计算方案和技术途径，实现了对复杂海区和黑潮流域温盐结构的合理刻画；5）开展了以Gauss、SOAR和Bessel为拟合函数的多种空间滤波方案的Argo资料同化研究和对比实验，为空间滤波方案的客观优选提供了参考依据；6）研制了Argo资料质量再控制产品、检索查询软件和三维温盐场网格化产品（G-Argo）。研究成果为充分挖掘和优化利用Argo资料信息提供了创新思想和实用技术。