编辑推荐 | 基于全球海洋垂直混合坐标模式HYCOM的海表温度同化

Cite this article: 

Rui LYU,Fei HU,Lei LIU, et al. High-Order Statistics of Temperature Fluctuations in an Unstable Atmospheric Surface Layer over Grassland. Adv. Atmos. Sci., 10.1007/s00376-018-7248-x

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论文题目

基于全球海洋垂直混合坐标模式HYCOM的海表温度同化

摘要

垂直混合坐标模式HYCOM因在不同的海域采用了不同的坐标，而使得模拟的海洋状态比单坐标模式更符合实际。与通常的海洋模式相比，HYCOM除了具有传统的海水温度、盐度和流场外，还具有层厚这个预报量，层厚对于海水温度盐度具有重要的影响：即层厚发生较小的改变，会引发海水温度盐度发生显著的变化，尤其在跃层。多变量同化是一种同化过程同时调整多个变量的方法。考虑到HYCOM具有不同于传统模式的预报量，基于多变量同化方法集合最优插值，利用全球HYCOM，探讨了三种同化方案下，海表温度（SST）同化带来的影响。方案一：同化过程调整所有的模式变量（AssimMultiVar），方案二：同化过程只调整温度（AssimTonly），方案三：采用了垂直局地化函数，将同化的影响局限在混合层，且只调整了温度（AssimTmxl）。利用三种同化方案进行了三种同化试验，同时也开展了控制试验（CNTL,不同化任何观测）。试验结果表明，对于SST，三种同化方案都能比控制试验产生显著的改进。但是对于次表层的海水温度盐度而言，方案AssimMultiVar和AssimTonly带来显著的负面影响，这与SST和其他变量（或次表层变量）之间的不准确相关性有关，而考虑了垂直局地化的方案AssimTmxl可以带来正面的影响。同时海水热容也进一步证实了方案AssimTmxl要显著优于其他两种方案。这表明，当基于集合同化方法同化SST时，需要注意是否采用多变量同化方案。因为集合同化方法样本是取样于模式输出，而模式误差会引发SST与其他变量之间的不准确相关性，从而会引发不准确的变量调整，尤其是当某个变量起主导作用的情况。

关键字:

温度脉动，相似理论，偏度，峰度

中文亮点

与传统海洋模式相比，HYCOM具有复杂的垂直混合坐标，会给海表温度的同化带来很大的问题，即引起次表层热盐结构的负面调整，针对这个问题，本文提出了一种新的海表温度同化方案，即采用了一种特殊的垂直局地化技术，将观测的影响局限到混合层，不仅改善了海表温度，而且也有效改善了次表层的温盐，极大地改进了海表温度同化性能。

Highlight

The Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) uses different vertical coordinate choices in different regions, which leads to a deterioration of the subsurface thermohaline structure in the assimilation of sea surface temperature (SST). This paper developed a new SST assimilation scheme in which a special vertical localization technique was used. This new scheme improved not only SST, but also subsurface temperature and salinity. And it outperformed the traditional assimilation schemes.

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