基于变分法评估卫星海面信息对重构三维温盐及声场特性的影响

作者：张明琪; 徐永生; 张庆君; 张利强; 向亮; **; 杨亮; 黄超; 孙晗伟

来源：海洋学报(中文版), 2023, 45(12): 133-144.

• 变分法
• 表面信息
• 梯度约束
• 三维温盐结构
• 声学特征

基于卫星海面观测重构水下三维温盐场并获取声场特性的研究，在军事海洋等领域具有重要的实践应用价值，但其效果不但受到重构方法的影响，而且随所利用的卫星海面观测信息的不同而改变。本研究基于美国海军最新研发的利用变分法的温盐场重构，研究了利用卫星海面高度、海面温度或二者联合数据，及考虑温盐垂向梯度对重构三维温盐及声场特性的影响。结果发现，集合了海表温度、海表高度和温盐垂直梯度3个约束项的重构方案精度最高，其重构温度场和盐度场的平均误差分别为1.08℃、0.11，该方案也能更好地捕捉温盐场的空间特征。通过分析不同方案的空间特征，海面温度主要作用于捕捉混合层以浅区域的温盐特征，这对表面声学层（Sound Layer Depth, SLD）的影响较大；海面高度和温盐场的垂直梯度对混合层以深区域的反演精度都有较高提升，能够影响整个声速剖面的准确性。根据声学特征分析，SST、SSH与温盐垂直梯度同时约束时，SLD以浅声速与HYCOM相差最小，约为1 m/s；没有梯度约束时，SLD与HYCOM相差约为1.5 m/s，未能很好地反映海表面声道特征；表明声道特征对海表温度与梯度约束均较为敏感。

• 单位
  中国空间技术研究院; 中国科学院大学; 中国科学院海洋研究所