撰稿：王闵杨

　　　　审定：王卫强

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）、热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室杜岩研究员团队联合美国圣地亚哥州立大学、加州大学圣地亚哥分校Scripps海洋研究所、复旦大学等机构在太平洋热带不稳定波（Tropical Instability Waves, TIWs）动力学研究领域取得新突破。团队基于卫星海表温度（SST）数据，创新性地提出了一种估算TIWs海表流速的方法，并重建了1981年以来的长时间序列TIWs海表流场和海表高度（SSH）。相关成果发表于国际期刊Journal of Physical Oceanography上，论文第一作者为王闵杨助理研究员，通讯作者为杜岩研究员，合作者包括Samuel Shen教授、Shang-Ping Xie教授和王旭栋博后。

热带不稳定波是赤道太平洋重要的中尺度（约1000公里尺度）海洋动力现象，其海流通过非线性作用影响海洋生态系统和ENSO等气候变率。然而，由于赤道附近地转平衡理论失效，传统基于卫星高度计（SSH）的流速估算方法在赤道区域存在显著误差。此外，多卫星融合的SSH数据仅覆盖1993年以后的时段，限制了长期气候研究的开展。

为获得更准确、更长时间跨度的TIWs海流数据资料，研究团队提出了一种基于SST守恒方程的流速诊断模型，通过解析SST异常与背景温度梯度的动态关系，成功估算了TIWs的经向流速。该模型在赤道区域的相关系数达0.8，优于传统SSH诊断方法。研究进一步利用旋转经验正交函数（REOF）从SSH数据中提取了16个TIWs模态（8个Rossby模态和8个Yanai模态），并基于SST估算的经向流速重建了1981–2023年的TIWs海表动力场（纬向、经向流速、海面高度异常；图1）。

创新点：

1. 赤道区域精度提升：SST模型在赤道区域的流速估算误差（RMSE=13.7 cm/s）显著低于传统SSH方法（OSCAR2: 17.6 cm/s；W2020模型: 16.2 cm/s）。
2. 长时间序列重建：首次构建了43年（1981–2023）的TIWs动力场数据集，揭示了TIWs活动的年际变化、年代际变化和长期增强趋势。
3. 模态解析：发现Rossby模态（周期约33天）和Yanai模态（周期17–30天）在空间结构和传播速度上的显著差异，并证实Rossby模态更具持续性，而Yanai模态更独立。

该研究为赤道区域中尺度海洋动力过程提供了高精度、长时间序列的观测手段，弥补了卫星高度计数据的局限性。成果对改进气候模式中的TIWs参数化、理解热带海洋多尺度海气耦合机制具有重要意义，并为海洋生态、渔业资源管理等应用领域提供了数据支撑。

研究由中科院先导专项、国家自然科学重大项目、面上项目等资助。重建的TIWs数据集已公开于Figshare平台（DOI: 10.6084/m9.figshare.26049079）。

相关论文信息：
    Wang, M., Shen, S. S., Xie, S. P., Wang, X., & Du, Y. (2025). An SST-Based Reconstruction of the Pacific Tropical Instability Wave–Associated Velocities and SSH since 1981. Journal of Physical Oceanography, 55(5), 503–523.

文章链接：https://doi.org/10.1175/JPO-D-24-0108.1

图1. 重建的太平洋热带不稳定波（TIWs）动力场验证结果。

a,b) 1981-1992年（左）和1993-2023年（右）重建的海面高度异常(SSH')；c,d) 重建的经向流速(v')；e,f) 重建的纬向流速(u')。洋红色方块代表TAO观测浮标位置，数值标注代表观测值的均方根及与重建数据的相关系数（括号内部，黑色表示通过1%显著性检验），虚线等值线(b)代表重建数据与AVISO卫星高度计数据的相关系数。