图1. (a) OFES模式50米深度w场；(b) L19方法计算所得50米深度w场；(c) w计算结果与模式数据的空间相关系数。黑线代表绝热Omega方程诊断结果（未加入混合层参数化方案）；红线代表非绝热Omega方程诊断结果（加入混合层参数化方案）。灰色阴影标记混合层(110米深)。
垂直速度（w）在海洋上混合层与深层的物质能量交换（如热量、盐度、生物地理化学元素等）过程中扮演着极其重要的角色。尽管如此，由于w的强度和时空尺度非常小，极难实现对w的直接观测。w通常通过密度、水平速度场三维观测，借助Omega方程诊断得出。由于三维高时空分辨率的密度和（水平）速度观测较难实现（尤其是在海况恶劣的海域），许多工作研究如何将卫星观测的海表信息投影至海洋内部，实现次表层密度及（水平）速度场的反演。进一步，利用反演的三维变量场并结合Omega方程以计算w。
研究团队曾在2019年提出一个先进的次表层反演方法（L19; Liu et al. 2019），此方法利用海面高度和海面密度可以对上层（~1000米）海洋的（水平）速度场和密度场很好地实现反演。研究团队把此方法与非绝热地转Omega方程结合，利用高分辨率海洋模式资料（1/30°逐日数据）在黑潮延伸体海域计算w，并得到了令人鼓舞的结果：诊断w与模式w相关系数在混合层底与1000米深度之间为0.51-0.67、在混合层中相关系数为0.42-0.51。本工作的亮点之一是：在混合层中，考虑湍流对w的显著影响，在（地转绝热）Omega方程中引入一个高度简化的湍流参数化方案，该方案能很好地改进混合层内w的诊断结果（相关系数改进最高可达0.31）。本研究成果为充分利用即将问世（2022年）的SWOT（Surface Water and Ocean Topography）测高卫星资料开展反演工作打下先行基础，具有重要的科学意义和应用价值。
本研究由国家自然科学基金（41806036）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB42000000）、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项（GML2019ZD0303）共同资助完成。
Liu, L., H. Xue*, and H. Sasaki, 2021: Diagnosing Subsurface Vertical Velocities from High-Resolution Sea Surface Fields. J. Phys. Oceanogr., DOI: 10.1175/JPO-D-20-0152.1.
Liu, L., H. Xue*, and H. Sasaki, 2019: Reconstructing the Ocean Interior from High-Resolution Sea Surface Information. J. Phys. Oceanogr., 49, 3245-3262. DOI: 10.1175/JPO-D-19-0118.1.
文章链接：https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/49/12/jpo-d-19-0118.1.xml?rskey=TMIkJU&result=1
