日本海西南海域现场观测和卫星高度计获取的海面高度距平的比较研究.pdf

日本海西南海域现场观测和卫星高度计获取的海面高度距 平的比较研究 1,2,3 1,3 1,3 葛磊 徐永生 尹宝树 （1.中国科学院 海洋研究所，山东 青岛 266071；2.中国科学院大学，北京 100049；3. 中国科学院 海洋环流与波动重点实验室, 山东 青岛 266071） 摘要：本文对在日本海西南海域，由压力传感逆式回声仪 （Pressure-sensor-equipped Inverted Echo Sounders，PIES）现场观测数据得到的海面高度距平 （PIES SLA）与卫星高 度计海面高度距平 （Sat SLA）进行了比较研究。PIES 可以用来测量测量声波从海底到海面 的传播时间τ和海水底部压力 。海底压力和声波传播时间分别被用来估计水体质量变化 （正压）和比容变化 （斜压）对海面高度距平的贡献。本文利用相关分析法，对 PIES SLA 和沿轨T/P 卫星、沿轨ERS-2 测得的海面高度距平 （TP SLA、ERS-2 SLA）以及AVISO 网格 化海面高度距平进行了比较，估计可能的误差来源，并分析了PIES SLA 正压部分和斜压部 分对比较结果的影响。比较发现，PIES SLA 和TP SLA 和的相关系数高达0.914，均方根误 差 （Root Mean Squared ，RMS）为8.7cm；PIES SLA 和ERS-2 SLA 的相关系数在0.75-0.90 之间，均方根误差为7.6-10.7cm；PIES SLA 和AVISO 网格化海面高度距平的相关系数在0.75 到0.94 之间。这些结果表明：1.相对于湾流和黑潮地区，这一区域正压部分对海面高度的 贡献相对较大；2.如果再考虑斜压变化对海面高度的贡献，PIES SLA 和卫星高度计 SLA 相 关系数会有所提升；3.在高能区PIES SLA 和卫星高度计SLA 相关系数较高，符合的相对比 较好；4. 在近岸地区，由于陆架坡折处大地水准面（geoid）比较陡峭，卫星的横向不确定 性导致的测量误差，使得PIES SLA 和卫星高度计SLA 相关系数相对较低。 总的来说，在日 本海地区，PIES SLA 和卫星高度计 SLA 相关系数较高，具有较高的一致性，能为我国海洋 二号 （HY-2）等卫星高度计的校验提供一种可靠的方式。 关键词：海面高度距平 压力传感逆式回声仪 （PIES） 卫星高度计 声波传播时间 海 水底部压力 作者简介： 尹宝树(1963-)，男，山东青岛人，博士，研究员，主要从事海洋动力过程及数值模拟和海洋灾害研究 电 话：86-532E-mail: bsyin@ 徐永生(1970-)，通信作者，男，山东青岛人，博士，研究员，从事卫星海洋学，海洋遥感，海洋动力学等 方面的研究工作，电话：86E-mail: yongsheng.xu@ 葛磊(1987-)，男，河南商丘人，硕士研究生，电话：86E-mail: gexinlei@ 由中科院“百人计划”（）、中科院方向项目（KZCX2-EW-209）、国家海洋局（全球变化与海气相 互作用）及中科院知识创新项目（）资助。 1 引言 回声探测仪被广泛的用于测量海洋深度等海洋要素，但是其容易受极端海况、 恶劣天气、绳索倾斜等影响，从而导致较大的测量误差。而逆式回声探测仪 （Inverted Echo Sounder，IES）与一般的声波探测仪正好相反，它将声波发射 器置于海底，向上发射声波，经海面反射后回到海底，从而记录声波由海底到海 面的往返传播时间τ。如果再加上一个压力传感器，用来记录海洋底部压力，便 构成了压力传感逆式回声仪 （Pressure-sensor-equipped Inverted Echo Sounders，PIES）。由于具有观测周期长、安全性高、适合阵列式大范围观测的 优点，PIES 等已发展成为近代海洋观测的一个重要手段，在全球海洋环境监测、 海洋环流动力学研究以及军事海洋学等多个应用领域，全世界大洋多个海区得到 了成功应用。 [3] 自从