基于经验正交函数的剖面重构及其物理意义分析

为了降低声速剖面在水声学逆问题中未知参数的维度,通常将海洋声速剖面表示为恒定的背景剖面与扰动项的叠加,通过提取样本扰动的主成分,使用若干阶经验正交函数EOF和投影系数描述声速剖面。EOF作为一种数值统计方法,实质上是样本数据矩阵的特征,没有明确的物理意义。为了提升对EOF方法反演结果的解析,本文基于中美联合实验在南海北部测量的温度链数据对EOF系数扰动与海洋变化规律进行了讨论,分析第一、二阶投影系数所对应的物理意义和前两阶投影系数时间变化率与内波之间的联系。研究结果表明:一阶投影系数与等声速线扰动具有强相关;跃层梯度受到二阶模态控制;根据一个内孤立波动力学周期内的密度层扰动规律,可以通过双振荡结构识别内孤立波,相关的结果可以为声速剖面相关的反演提供参考。