斜压罗斯贝变形半径优化的误差相关尺度及其对最优插值效果的改进

利用最优插值方法进行三维温盐场重构时,如何正确估算背景场误差协方差至关重要。针对背景场误差协方差主要取决于误差相关尺度的问题,本文提出了用中国东部海域及其附近海域的最新的高分辨率气候态数据进行斜压罗斯贝变形半径优化其误差相关尺度计算的研究方案和技术途径;对比分析了均一化相关尺度方案和法国ISAS系统尺度方案,讨论了变形半径对最优插值的影响。结果表明:均一化相关尺度方案的均方根误差小于ISAS方案,但温度场过于平滑,难以刻画一些重要的物理现象;相比而言,本文提出的基于变形半径的相关尺度方案在取2倍变形半径时,不仅均方根误差在各水平层较小,且温度场能够更好地刻画四国海盆海域涡旋及黑潮影响的温度场三维结构。由于实际海洋中各层物理过程的尺度存在差异,实际应用时各层的最优尺度设置也应有所不同。

渤海夏季第一斜压罗斯贝变形半径的计算与分析

利用渤海2006年夏季大面观测的CTD温盐资料,分别运用WKB近似和数值方法计算了渤海夏季第一斜压罗斯贝变形半径和第一斜压重力波相速度。结果显示,两种不同算法得出的斜压罗斯贝变形半径和斜压重力波相速度的分布格局相似,与渤海等深线分布大体一致。数值解法下,在北戴河和长兴岛附近海域,斜压罗斯贝变形半径较大,最大为4.72km,对应的斜压重力波相速度最大为0.44m/s;在莱州湾海域,斜压罗斯贝变形半径较小,最大仅为1.76km,对应的斜压重力波相速度最大为0.16m/s;在渤海中部斜压罗斯贝变形半径和斜压重力波相速度的等值线发生明显弯曲,在靠近渤海海峡内侧出现一个极小值,而与之对应在渤海中部以西出现一个极大值,导致变形半径的等值线呈NE-SW向倾斜的"S"状。渤海夏季第一斜压罗斯贝变形半径在WKB近似下的结果较低于数值解法求出的结果,这主要是因为,WKB近似依赖于浮性频率对水深的积分,适用于浮性频率垂向变化较弱的情况,渤海夏季浮性频率垂向变化较大,WKB近似得出的结果误差较大。