周永遠(yuǎn)，閆運(yùn)偉*，邢小罡，柴 扉,3

(1.衛(wèi)星海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012；2.自然資源部 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012；3.美國(guó)緬因大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，緬因州 歐洛諾市 04469)

0 引言

熱帶太平洋海域海氣相互作用強(qiáng)烈，是厄爾尼諾與南方濤動(dòng)(El Nio & Southern Oscillation, ENSO)、拉尼娜(La Nia)等現(xiàn)象的發(fā)源地[1-3]，對(duì)全球氣候變化[4]和全球大洋環(huán)流系統(tǒng)[5]都有重要影響，因此一直以來(lái)都是區(qū)域海洋學(xué)研究的熱點(diǎn)[2-12]。過(guò)去30 a，隨著衛(wèi)星高度計(jì)[8]及大范圍錨系浮標(biāo)[9]觀測(cè)數(shù)據(jù)的不斷增多，人們對(duì)赤道太平洋上層環(huán)流的基本結(jié)構(gòu)和動(dòng)力機(jī)制已有了非常深刻的認(rèn)識(shí)[10-12]。除了上層赤道流系外，熱帶太平洋溫躍層之下(500～3 000 m)也存在平均流速約5 cm/s的赤道中層流(Equatorial Intermediate Currents, EICs)[6]，它對(duì)物質(zhì)輸運(yùn)和能量輸送有非常重要的作用[7]。然而，由于溫躍層以下流場(chǎng)的觀測(cè)非常少[13-15]，人們對(duì)于赤道太平洋中層流的了解還非常有限。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)科技的迅速發(fā)展，海洋模式也越來(lái)越成熟，可以提供三維、高分辨率、長(zhǎng)時(shí)間序列的大洋流場(chǎng)數(shù)據(jù)，非常有利于開展赤道太平洋中層流的研究。目前已有很多公開的海洋模式產(chǎn)品，例如OFES(Ocean General Circulation Model for the Earth Simulator)[16]、LICOM(LASG/IAP Climate System Ocean Model)[17]、HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model)[18]、ECCO2(The Estimating the Circulation and Climate of the Ocean, Phase 2)[19]、SODA(Simple Ocean Data Assimilation)[20]等。然而由于缺少觀測(cè)數(shù)據(jù)，人們對(duì)于這些模式產(chǎn)品中赤道中層流的可靠性并不清楚，亟需評(píng)估。

與此同時(shí)，國(guó)際Argo計(jì)劃(Array for real-time geostrophic oceanography)[21]已經(jīng)建立了一個(gè)全球范圍的實(shí)時(shí)海洋立體觀測(cè)網(wǎng)。根據(jù)Argo浮標(biāo)的工作原理，可以利用其軌跡資料近似計(jì)算出Argo浮標(biāo)所在停留深度(主要為1 000 m)的流場(chǎng)[22-27]，彌補(bǔ)大洋中層流場(chǎng)直接觀測(cè)的不足。隨著浮標(biāo)數(shù)據(jù)的不斷增多，利用Argo軌跡計(jì)算得到的1 000 m深度流場(chǎng)(下文簡(jiǎn)稱Argo流場(chǎng))已經(jīng)成為研究中層流的重要實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[27-28]，因此可以用于對(duì)模式產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。

以往也有研究定性地分析了模式產(chǎn)品1 000 m 深度流場(chǎng)與Argo流場(chǎng)的異同，發(fā)現(xiàn)兩者的空間結(jié)構(gòu)存在差異[29]。然而由于沒有進(jìn)行定量分析，模式流場(chǎng)與Argo流場(chǎng)在空間結(jié)構(gòu)上的差異程度尚不清楚。此外，目前還沒有研究對(duì)模式產(chǎn)品赤道太平洋中層流的時(shí)間變化特征進(jìn)行評(píng)估。基于此，本文以Argo流場(chǎng)作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，從空間結(jié)構(gòu)特征和時(shí)間變化特征兩方面來(lái)定量地評(píng)估OFES、LICOM、HYCOM、ECCO2和SODA這5套常用海洋模式產(chǎn)品的赤道太平洋中層流，為今后熱帶太平洋中層流的模式數(shù)據(jù)選用提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 Argo軌跡資料反演的1 000 m流場(chǎng)

Argo浮標(biāo)是一種自律式拉格朗日剖面觀測(cè)浮標(biāo)，它的每個(gè)觀測(cè)周期分為下潛、中層漂流、上浮和海面漂流4個(gè)階段[21]：Argo浮標(biāo)從海面下潛(下潛和上浮速度約10 cm/s)3～4 h后到達(dá)中層漂流深度(赤道太平洋海域76%的Argo浮標(biāo)的中層漂流深度為1 000 m)；并在此深度保持中層漂流一段時(shí)間(赤道太平洋海域85%的Argo浮標(biāo)的中層漂流時(shí)間為9 d)；之后浮標(biāo)先下潛至2 000 m處，隨后上浮至海表，此過(guò)程約需6 h；之后在海面漂流9～12 h(隨著衛(wèi)星通訊技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前新型Argo浮標(biāo)的海表漂流時(shí)間僅為0.5～1 h)，期間與衛(wèi)星保持通訊，上傳浮標(biāo)的實(shí)時(shí)位置信息以及所測(cè)數(shù)據(jù)；之后再次下潛，開始下一個(gè)觀測(cè)周期。根據(jù)Argo浮標(biāo)的工作原理，可以計(jì)算出浮標(biāo)在每個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)中性漂流的平均速度，即所在海域1 000 m深度的海水流速。本文采用LEBEDEV et al[25]計(jì)算中層流場(chǎng)的近似方法，把Argo浮標(biāo)在下潛前的最后一次衛(wèi)星定位點(diǎn)近似作為中層漂流的起始點(diǎn)(s1,t1)，把浮標(biāo)上浮至海表后的第一次衛(wèi)星定位點(diǎn)近似作為中層漂流的結(jié)束點(diǎn)(s2,t2)，根據(jù)速度公式v=(s2-s1)/(t2-t2)近似地求出Argo浮標(biāo)此次觀測(cè)周期中層漂流的平均速度，其中s1和s2是兩個(gè)定位點(diǎn)的具體位置，t1和t2是兩個(gè)定位點(diǎn)的定位時(shí)刻。

上述近似計(jì)算方法主要包含兩方面的誤差[22]，一是海面漂流階段的衛(wèi)星定位時(shí)滯誤差(如浮標(biāo)上浮至海面一段時(shí)間后才會(huì)被衛(wèi)星檢測(cè)到，等)，二是下潛、上浮階段的流速切變誤差。隨著衛(wèi)星通訊技術(shù)的不斷改進(jìn)，時(shí)滯誤差不斷減小，對(duì)結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)[25]；對(duì)于切變誤差，LEBEDEV et al[25]利用Argo軌跡計(jì)算出的表層流場(chǎng)對(duì)此誤差進(jìn)行了估算，舍棄切變誤差相對(duì)于流速值較大的數(shù)據(jù)，以減小對(duì)結(jié)果的影響。此外，夏一凡 等[30]利用OFES模式的三維流場(chǎng)數(shù)據(jù)估算了時(shí)滯誤差和切變誤差對(duì)流場(chǎng)的影響，結(jié)果顯示這兩項(xiàng)誤差比1 000 m深度的平均流速小了一個(gè)量級(jí)，因此對(duì)中層流場(chǎng)的影響有限。

本文使用了2000年1月至2018年12月熱帶太平洋海域(130°E—85°W，10°N—10°S，以下數(shù)據(jù)皆為同一空間范圍)內(nèi)1 027臺(tái)Argo浮標(biāo)(約12.3萬(wàn)個(gè)觀測(cè)周期)的軌跡數(shù)據(jù)。浮標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)自設(shè)在法國(guó)國(guó)家海洋研究院的國(guó)際Argo數(shù)據(jù)庫(kù)(ftp.ifremer.fr/ifremer/argo)。Argo浮標(biāo)觀測(cè)周期的總數(shù)量是LEBEDEV et al[25]在相同海域研究的6倍。本文首先采用謝基平[22]提出的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法對(duì)Argo浮標(biāo)軌跡資料進(jìn)行嚴(yán)格篩選;然后利用LEBEDEV et al[25]的近似方法計(jì)算出每個(gè)觀測(cè)周期的1 000 m深度流速，并舍棄切變誤差超過(guò)流速值20%的數(shù)據(jù);最后根據(jù)Argo浮標(biāo)的位置和時(shí)間信息，將每個(gè)觀測(cè)周期的流速網(wǎng)格化，得到空間分辨率為1/4°×1/4°的氣候態(tài)年平均流場(chǎng)及2°(經(jīng)度)×1/4°(緯度)的氣候態(tài)月平均流場(chǎng)。

1.2 模式產(chǎn)品1 000 m流場(chǎng)

基于Argo流場(chǎng)，本文對(duì)海洋學(xué)研究中廣泛使用的5套海洋模式產(chǎn)品1 000 m深度流場(chǎng)進(jìn)行了評(píng)估。這5套模式產(chǎn)品分別是：日本地球模擬器計(jì)算得到的全球長(zhǎng)時(shí)間序列的渦分辨率海洋模式資料——OFES；由中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的渦分辨率的氣候系統(tǒng)海洋模式輸出數(shù)據(jù)——LICOM；由美國(guó)海軍混合坐標(biāo)海洋模式/海軍耦合海洋資料同化系統(tǒng)輸出的渦分辨率的再分析資料——HYCOM；世界洋流實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中結(jié)合多元觀測(cè)和大洋環(huán)流模式研發(fā)的海洋數(shù)據(jù)同化產(chǎn)品——ECCO2；以及美國(guó)馬里蘭大學(xué)利用全球簡(jiǎn)單海洋資料同化分析系統(tǒng)產(chǎn)生的海洋再分析資料——SODA。5套海洋模式資料的具體信息如表1所示。由于5套模式在垂向深度上的具體分層不同，為了與Argo流場(chǎng)進(jìn)行比較，根據(jù)赤道中層流的分布特征，本文統(tǒng)一使用流場(chǎng)在900～1 100 m深度范圍的平均流速。

表1 5套模式數(shù)據(jù)介紹Tab.1 The specification of the five models outputs

1.3 時(shí)空特征差異的分析方法

本文比較了Argo流場(chǎng)與5套模式流場(chǎng)的赤道中層流在時(shí)空特征上的差異?？臻g特征方面比較了緯向流寬度以及動(dòng)能在東西向、南北向的空間分布差異。緯向流的寬度利用頻譜分析求得：先求出赤道中層流在緯向上的平均流速，將平均流速的波狀曲線近似看作是正弦函數(shù)，其波長(zhǎng)代表兩條相鄰的、流向相反的緯向流的寬度之和，之后對(duì)平均流速曲線作快速傅里葉轉(zhuǎn)換，取頻譜分析結(jié)果中最大功率譜密度處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的1/2作為緯向流的寬度。在比較流場(chǎng)動(dòng)能的空間分布差異時(shí)，東西方向上將赤道太平洋平均分為西(131°E—180°E)、中(180°W—130°W)和東(131°W—90°W)3個(gè)海盆，分別求出其海域內(nèi)流場(chǎng)的平均動(dòng)能；南北方向上分別求出赤道太平洋南半球(0°—10°S)和北半球(0°—10°N)流場(chǎng)的平均動(dòng)能。

時(shí)間變化特征方面比較了西、中太平洋赤道中層流的季節(jié)變化趨勢(shì)、季節(jié)變化的相位差、相位西傳速度及相位的經(jīng)向結(jié)構(gòu)。首先利用氣候態(tài)月平均數(shù)據(jù)求出流速在時(shí)間上的異常值(下文簡(jiǎn)稱流速異常值)，然后利用線性插值求出經(jīng)度-時(shí)間場(chǎng)(即Hovmoller圖[33])中流速異常值季節(jié)變化的相位西傳路徑，根據(jù)西傳路徑的斜率求出相位西傳速度，不同流場(chǎng)的西傳路徑在時(shí)間上的差異即為流場(chǎng)間季節(jié)變化的相位差。之后采用CRAVATTE et al[28]所用的計(jì)算方法，利用流速異常值的經(jīng)向分布代表季節(jié)變化的相位的經(jīng)向結(jié)構(gòu)。由于季節(jié)變化相位有西傳特征，因此分別求出每個(gè)緯度上沿相位西傳路徑上的流速異常值的平均值，它的經(jīng)向分布即代表赤道太平洋中層流季節(jié)變化的相位的經(jīng)向結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果

由于赤道太平洋1 000 m深度上的氣候態(tài)年平均流場(chǎng)是由緯向流主導(dǎo)的，經(jīng)向流可以忽略不計(jì)[28]，因此本文僅比較Argo及5套模式產(chǎn)品中赤道太平洋中層流的緯向分量。

2.1 空間結(jié)構(gòu)特征比較

Argo流場(chǎng)顯示：赤道太平洋中層流(緯向流)存在明顯的條帶狀結(jié)構(gòu)，且東向流與西向流交替分布(圖1a)，這與CRAVATTE et al[28]的結(jié)果一致。赤道太平洋中層流的緯向平均流速分布在±7 cm/s之間(圖2)，東-西向流條帶寬度約為1.5°。此外，中層流的強(qiáng)度存在空間差異：其動(dòng)能在赤道太平洋西部(6.20 cm2·s-2)大于東部(1.65 cm2·s-2)(圖3a)，在南半球(5.68 cm2·s-2)大于北半球(3.58 cm2·s-2)，表現(xiàn)出西強(qiáng)東弱和南強(qiáng)北弱的空間特征。

圖1 Argo與5套模式(OFES、LICOM、HYCOM、ECCO2和SODA)赤道太平洋1 000 m深度氣候態(tài)年平均緯向流Fig.1 Climatology averaged zonal currents of Argo and five models outputs (OFES, LICOM, HYCOM, ECCO2 and SODA) at the depth of 1 000 m (正值代表東向流，負(fù)值代表西向流，下同。) (The positive value represents the east flow and the negative value represents the west flow, the same as below.)

與Argo流場(chǎng)相似，5套模式產(chǎn)品的赤道太平洋中層流也都呈現(xiàn)出東-西向流交替分布的條帶狀結(jié)構(gòu)(圖1b～1f)。但5套模式中東-西向流的強(qiáng)度和寬度有所不同(圖2)。就強(qiáng)度而言，HYCOM和SODA與Argo接近，而其他3套模式明顯較小。為進(jìn)一步定量比較，本文計(jì)算了赤道太平洋中層流的平均動(dòng)能，其中Argo流場(chǎng)是4.67 cm2·s-2，HYCOM和SODA流場(chǎng)與Argo流場(chǎng)接近，分別是4.60 cm2·s-2和3.58 cm2·s-2，而其他3套模式流場(chǎng)比Argo流場(chǎng)弱，平均動(dòng)能大約是Argo流場(chǎng)的1/10(表2)。就緯向流寬度而言，OFES和ECCO2流場(chǎng)與Argo流場(chǎng)接近(約1.5°)，而其他3套模式流場(chǎng)相對(duì)較大(大于2.0°，表2)。

圖2 Argo及5套模式赤道太平洋中層緯向流的緯向(131 °E—90 °W)平均Fig.2 Zonally averaged zonal folw (131 °E-90 °W) of Argo and five models outputs at 1 000 m depth

表2 Argo與5套模式流場(chǎng)赤道中層流的特征對(duì)比Tab.2 Characteristics of Equatorial Intermediate Currents in Argo and five models outputs

此外，本文比較了Argo與5套模式平均動(dòng)能在赤道西、東太平洋以及南、北太平洋的空間分布特征。在東—西方向上，5套模式赤道中層流都存在與Argo流場(chǎng)一致的西強(qiáng)東弱特征(圖3a)。在南—北方向上，HYCOM、ECCO2和SODA模式存在與Argo流場(chǎng)一致的南強(qiáng)北弱特征，而另外2套模式?jīng)]有此特征(圖3b)。

圖3 Argo及5套模式流場(chǎng)在東、西(a)和南、北(b)赤道太平洋的平均動(dòng)能Fig.3 The average kinetic energy in western-eastern(a) and northern-southern(b) equatorial Pacific basins of Argo and five models outputs flow fields

綜上所述，5套模式產(chǎn)品的赤道太平洋中層流都有與Argo流場(chǎng)一致的東-西向流交替分布的條帶狀結(jié)構(gòu)特征；但緯向流的強(qiáng)度和寬度存在差異，其中HYCOM和SODA流場(chǎng)的強(qiáng)度與Argo流場(chǎng)接近，OFES和ECCO2流場(chǎng)的寬度與Argo流場(chǎng)接近。此外，5套模式赤道中層流都存在與Argo流場(chǎng)一致的西強(qiáng)東弱特征，HYCOM、ECCO2和SODA流場(chǎng)存在與Argo流場(chǎng)一致的南強(qiáng)北弱特征。

2.2 時(shí)間變化特征比較

Argo流速異常值的經(jīng)度-時(shí)間圖(圖4a～4c)顯示赤道中層流在西、中太平洋存在明顯的季節(jié)變化，且季節(jié)變化信號(hào)有向西傳播的特征，即相位西傳。這與CRAVATTE et al[28]的分析結(jié)果一致，其研究發(fā)現(xiàn)此西傳信號(hào)與年周期Rossby波的傳播特征一致(圖4a～4c中虛線)。此外，赤道中層流季節(jié)變化的相位存在關(guān)于赤道對(duì)稱的經(jīng)向結(jié)構(gòu)(圖5)：在2°N—6.5°N及2°S—7.5°S范圍內(nèi)流速異常值為正值，最大值(3 cm/s)位于4°N和4°S附近;在2°N—2°S范圍內(nèi)流速異常值為負(fù)值，最小值(-6 cm/s)位于赤道上。

圖4 Argo及5套模式流速異常值在4 °N(左),赤道(中)和4 °S(右)處的經(jīng)度-時(shí)間圖Fig.4 Monthly anomalies of Argo and five models outputs flow field at 4 °N(left panel), equator(middle panel) and 4°S(right panel) (圖中虛線為季節(jié)變化信號(hào)在經(jīng)度-時(shí)間場(chǎng)中的西傳路徑，虛線的斜率代表西傳速度。) (Dashed line in every subgraph stands for the westward propagation path of the phase of seasonal variation, their slope represents the velocity of westward propagation.)

除HYCOM流場(chǎng)外，其他4套模式的流場(chǎng)在西、中太平洋都有與Argo流場(chǎng)一致的季節(jié)變化特征(圖4d～4r)。本文進(jìn)一步定量比較了Argo與5套模式赤道西、中、東太平洋的平均流速異常值。在赤道太平洋西部，5套模式流場(chǎng)的季節(jié)變化與Argo流場(chǎng)基本相同(圖6a)，與Argo流場(chǎng)的相關(guān)系數(shù)都大于0.89(表2)。在赤道太平洋中部，HYCOM流場(chǎng)沒有明顯的季節(jié)變化特征(圖6b)，其他4套模式流場(chǎng)的季節(jié)變化特征與Argo流場(chǎng)基本相同，且與Argo流場(chǎng)的相關(guān)系數(shù)都大于0.81(表2)。在赤道太平洋東部，Argo與5套模式流場(chǎng)的季節(jié)變化特征都不明顯(圖略)。

在相位的西向傳播方面，除HYCOM外的4套模式流場(chǎng)(圖4d～4r)中都有這一特征。本文進(jìn)一步定量比較了相位的西傳速度及相位差，就西傳速度而言，除HYCOM外的其他4套模式流場(chǎng)都與Argo流場(chǎng)接近(表2)。就相位而言，ECCO2和SODA流場(chǎng)與Argo流場(chǎng)接近，OFES和LICOM滯后Argo流場(chǎng)1～3個(gè)月(表2)，而HYCOM西傳信號(hào)與Argo不一致(圖4j～4l)，無(wú)法比較兩者的相位差。

圖5 Argo及5套模式沿季節(jié)變化信號(hào)西傳路徑上 的平均流速異常值的經(jīng)向結(jié)構(gòu)Fig.5 The meridional structure of the velocity anomalies averaged along the propagation path of the seasonal variation signal in Argo and five models outputs flow fields

在相位的經(jīng)向結(jié)構(gòu)方面，除HYCOM外的4套模式流場(chǎng)的經(jīng)向結(jié)構(gòu)都與Argo流場(chǎng)非常接近(圖5)，且與Argo流場(chǎng)之間的相關(guān)系數(shù)都大于0.92(表2)。雖然OFES、LICOM和SODA的流速異常值在4°N處稍微大于4°S處，但經(jīng)向結(jié)構(gòu)在整體上仍然關(guān)于赤道近似對(duì)稱。HYCOM的流速異常值在2°S—4°S范圍內(nèi)為負(fù)值，在2°N—4°N范圍內(nèi)為正值，其經(jīng)向結(jié)構(gòu)關(guān)于赤道不對(duì)稱，與Argo流場(chǎng)存在顯著的差異。

(a)赤道太平洋西部(140°E-180°E,1°N-1°S)

(b)赤道太平洋中部(180°E-130°W,1°N-1°S)

綜上所述，除HYCOM外的4套模式赤道太平洋中層流都存在顯著的季節(jié)變化特征，且季節(jié)變化的相位、相位的西傳速度及相位的經(jīng)向結(jié)構(gòu)都與Argo流場(chǎng)接近。

3 討論

3.1 水平分辨率對(duì)流場(chǎng)模擬的影響

OFES和LICOM數(shù)據(jù)的水平分辨率為1/10°×1/10°，HYCOM的為1/12°×1/12°，這3套模式數(shù)據(jù)的水平分辨率較高，而ECCO2和SODA數(shù)據(jù)的水平分辨率分別為1/4°×1/4°和1/2°×1/2°，水平分辨率較低。評(píng)估結(jié)果顯示，高水平分辨率模式(OFES、LICOM及HYCOM)對(duì)赤道太平洋中層流的模擬效果反而沒有低水平分辨率模式(ECCO2和SODA)的好。其可能原因是：維持赤道太平洋中層流的能量來(lái)自海表[34]，而模式的水平分辨率高意味著能量在海表的耗散較多，因此自海表向下傳播的能量少，導(dǎo)致中層流的模擬效果不理想。同時(shí)，由于赤道太平洋中層流是大尺度環(huán)流，低水平分辨率模式(ECCO2和SODA)足以模擬出赤道太平洋中層流的時(shí)空特征。

3.2 垂向分辨率對(duì)流場(chǎng)模擬的影響

HYCOM模式數(shù)據(jù)的垂向?qū)訑?shù)為40層，小于其他4套模式數(shù)據(jù)(50～55層之間，見表1)，而這一差異主要體現(xiàn)在次表層之下(圖7)。在100～2 000 m深度范圍內(nèi)，OFES和ECCO2數(shù)據(jù)的垂向?qū)訑?shù)有27層，LICOM和SODA數(shù)據(jù)分別有29和23層，而HYCOM模式只有15層。評(píng)估結(jié)果顯示(表2)，除HYCOM外的4套模式赤道太平洋中層流都存在與Argo流場(chǎng)一致的季節(jié)變化特征。這可能是因?yàn)镠YCOM模式的低垂向分辨率影響了年周期Rossby波在垂向上的傳播，進(jìn)而影響赤道太平洋中層流的模擬效果。因此，在構(gòu)建模式模擬赤道太平洋中層流時(shí)，應(yīng)盡可能采用高垂向分辨率的網(wǎng)格。

圖7 5套模式的垂向分層Fig.7 Vertical stratification of five models outputs

3.3 數(shù)據(jù)同化對(duì)流場(chǎng)模擬的影響

本文選取的5套數(shù)據(jù)中，OFES和LICOM流場(chǎng)是模式直接輸出的結(jié)果，而HYCOM、ECCO2和SODA數(shù)據(jù)則是在模式輸出的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)溫鹽數(shù)據(jù)同化的結(jié)果。評(píng)估結(jié)果表明，同化后的流場(chǎng)中赤道太平洋中層流都存在與Argo一致的南強(qiáng)北弱特征，而未經(jīng)同化的流場(chǎng)中則沒有這一特征，說(shuō)明溫鹽數(shù)據(jù)同化可能會(huì)改進(jìn)赤道中層流在空間分布特征上的模擬效果。其可能的原因是：維持赤道太平洋中層流的能量來(lái)自海表[34]，而溫鹽數(shù)據(jù)同化會(huì)改善模式中0～2 000 m深度范圍內(nèi)的垂向密度層結(jié)，使得能量在垂向上的傳播更準(zhǔn)確，最終使赤道太平洋中層流的模擬效果更好。

4 結(jié)論

本文以Argo軌跡資料計(jì)算的赤道太平洋1 000 m深度流場(chǎng)作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，從赤道太平洋中層流的空間結(jié)構(gòu)特征和時(shí)間變化特征兩方面對(duì)5套常用海洋模式產(chǎn)品(OFES、LICOM、HYCOM、ECCO2和SODA)進(jìn)行了評(píng)估。Argo流場(chǎng)中，赤道太平洋中層流存在明顯的條帶狀結(jié)構(gòu)，東向流與西向流交替分布，且緯向流表現(xiàn)出明顯的西強(qiáng)東弱和南強(qiáng)北弱特征。此外，太平洋中層流存在顯著的季節(jié)性變化，季節(jié)變化的相位有西傳的特征且在經(jīng)向上關(guān)于赤道對(duì)稱。評(píng)估結(jié)果表明，SODA數(shù)據(jù)的赤道太平洋中層流與實(shí)測(cè)流場(chǎng)最接近，各方面特征都與實(shí)測(cè)流場(chǎng)基本一致；其次是ECCO2數(shù)據(jù)，除其流場(chǎng)動(dòng)能約為實(shí)測(cè)流場(chǎng)的1/10外，其他各方面特征都與實(shí)測(cè)流場(chǎng)一致；OFES、LICOM和HYCOM數(shù)據(jù)中赤道中層流的模擬效果比SODA和ECCO2差，但都能模擬出條帶狀結(jié)構(gòu)及西強(qiáng)東弱的特征。

5套模式基本配置的比較結(jié)果顯示，對(duì)于構(gòu)建模擬赤道太平洋中層流模式，應(yīng)盡可能采用高垂向分辨率的網(wǎng)格。此外，溫鹽數(shù)據(jù)同化也可能會(huì)改善赤道太平洋中層流的模擬效果。