石永芳，尹訓強,2，楊永增,2*

(1.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島 266061；2.海洋環(huán)境科學與數(shù)值模擬國家海洋局重點實驗室，山東 青島 266061)

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基于觀測資料的海浪與混合層深度相關性分析*

石永芳1，尹訓強1,2，楊永增1,2*

(1.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島 266061；2.海洋環(huán)境科學與數(shù)值模擬國家海洋局重點實驗室，山東 青島 266061)

從觀測數(shù)據(jù)角度出發(fā)，考察海浪與上層海洋混合層深度的變化關系。采用衛(wèi)星高度計和三套溫度觀測數(shù)據(jù)，利用改進的混合層深度提取方法，獲得海洋混合層深度。簡要分析了多年月平均的有效波高和混合層深度的空間分布特征及時間變化規(guī)律，并進一步分析了它們的相關性。二者直接相關性分析的結果表明，在南北半球的中緯度地區(qū)二者的相關系數(shù)較大，而赤道地區(qū)較小。濾除年周期的氣候態(tài)月平均場后，計算的距平相關系數(shù)在赤道區(qū)域較??；但在太平洋東部、南部和南印度洋存在一個大值區(qū)。此外，進一步研究了有效波高和混合層深度年際距平的相關系數(shù)，其空間分布特征與二者的距平相關系數(shù)的分布特征類似。為探究混合層深度的影響因素，同時也分析了風場與混合層深度的相關系數(shù)。綜合上述結果，海浪和上層海洋的混合層深度之間存在著一定的相關性，海浪過程是風輸入能量向次表層海洋傳播的一個重要途徑。

有效波高；混合層深度；相關性分析

海洋系統(tǒng)是一個有機的整體，各種海洋現(xiàn)象及物理過程相互影響相互聯(lián)系。海洋上混合層是大氣與海洋之間動量、熱量和質量交換的中介，海浪又是存在于海氣界面上的一種重要運動形態(tài)，其對海洋上混合層的動力及熱力過程有重要影響。Wang和Huang[1-2]估算了風應力輸入給海洋Ekman層的能量約2.4 TW，然而風輸入給海浪的能量達到60 TW。Teng等[3]基于MASNUM全球海浪模式，數(shù)值估計了2005年風輸入給海浪的能量約為57 TW，而深水區(qū)域的波浪破碎損耗的能量約為33 TW。這些輸入給海浪的能量及損耗必然對上層海洋產(chǎn)生影響。波浪是風對海洋作用的最直接體現(xiàn)，決定著海表的動量、熱量、濕度和質量交換(Makin和Kudryavtesev)[4]。波浪破碎、波生湍流、波動輸運通量剩余量都是影響上混合層的重要物理過程。孫群[5]利用WAM模式研究了波浪破碎對混合層的影響。結果表明，當考慮波浪破碎對混合層的影響時，混合層深度加深了約50 cm，并且在混合層加深過程中，混合層達到某一深度所需時間明顯提前。Yuan等[6]基于高確定性閉合假定和關于湍流動能耗散率的觀測事實，通過海浪生湍流平衡解給出了該混合系數(shù)的機制解析，揭示了波生湍流混合的事實。Yang等[7]通過在特征尺度上雷諾平均的方法給出了波浪輸運通量剩余量的參數(shù)化方案?；谝陨侠碚摰臄?shù)值實驗結果顯示：考慮波浪作用的耦合模式，在整體上大幅度改善了海洋上混合層的模擬結果(Qiao等[8];Wang等[9])。由此，從理論分析和數(shù)值模擬的角度驗證了波浪對上混合層的重要性。

前人的工作[10-12]主要采用理論分析和數(shù)值模擬的研究方法，基于觀測資料探討海浪與混合層深度(Mixing Layer Depth，MLD)之間的相關性分析目前還未見報道。本文從觀測數(shù)據(jù)的分析角度出發(fā)，利用衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)，獲得世界大洋有效波高(Significant Wave Height，SWH)的分布?；贏rgo溫度剖面數(shù)據(jù)、 GTSPP數(shù)據(jù)和SubTS溫度數(shù)據(jù)，分別計算了全球范圍的混合層深度，定性分析了混合層深度與海浪有效波高的空間分布特征和時間變化規(guī)律。在此基礎上，對有效波高與混合層深度兩者的相關關系進行了統(tǒng)計分析。本研究旨在利用觀測數(shù)據(jù)探討海浪和上混合層的聯(lián)系，為分析探討上層海洋與大氣各物理過程的相互作用奠定基礎。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)介紹

Topex/Poseidon和JASON-1衛(wèi)星高度計是近年來海洋領域科學研究的一個重要數(shù)據(jù)來源(http://www.aviso.altimetry.fr/en/data/data-access/ftp.html) ，它們都是精確的循環(huán)軌道，軌道傾角為66°，所以只能在66°N-66°S的區(qū)域內運行，不能覆蓋到極地地區(qū)；它們對地采樣模式相同，為每秒測量1個點，星下點的地面分辨單元距離為6 km，循環(huán)周期約為10 d。數(shù)據(jù)有覆蓋面積大、觀測精度高、準同步的特點。

Argo是由高技術組成的、全新的、自動沉浮的浮標陣系統(tǒng)的簡稱(ftp:∥www.usgodae.org/pub/outgoing/argo/)。這種新型的、沉浮式浮標，可以獲得海水內部不同層次的海流、溫度、鹽度等資料，為人類研究深層海洋提供了大量、密集和準實時、準同步的溫鹽資料。浮標數(shù)量雖然逐年不斷增加，但直到2005年之后數(shù)據(jù)才可以覆蓋中高緯區(qū)域，而在50°N以北、50°S以南及近海區(qū)域數(shù)據(jù)量仍然較少，這就為在全球范圍內對混合層要素的研究增加了難度。

GTSPP數(shù)據(jù)(全稱為Global Temperature-Salinity Profile Program)是由美國國家海洋數(shù)據(jù)中心提供的溫鹽數(shù)據(jù)集(http://www.nodc.noaa.gov/GTSPP/document/datafmt/ncfmt.html)。它與Argo數(shù)據(jù)類似，同樣是溫鹽剖面數(shù)據(jù)，但時間序列是從1990年至今共20余a，比Argo數(shù)據(jù)長很多，而且GTSPP數(shù)據(jù)的密度更大，覆蓋范圍上兩套數(shù)據(jù)相差不大，GTSPP數(shù)據(jù)在高于50°N/S區(qū)域的數(shù)據(jù)量仍然較少。

SubTS數(shù)據(jù)(全稱為Sub-surface Temperature and Salinity)，是由Argo浮標數(shù)據(jù)、最新的GTSPP數(shù)據(jù)等多個數(shù)據(jù)集經(jīng)客觀分析得到的月平均溫鹽格點再分析數(shù)據(jù)( http://rda.ucar.edu/datasets/ds285.3/)。該數(shù)據(jù)的垂向分為17層，最大水深700 m，水平方向是1°×1°的規(guī)則網(wǎng)格。數(shù)據(jù)為1945-2006年，時間序列比較長、覆蓋范圍也較廣。

本文使用了1993-2009共17 a的有效波高和風場數(shù)據(jù)(Topex/Poseidon(1993-2001)，JASON-1(2002-2009))[13]，2003-2009的Argo溫度和鹽度數(shù)據(jù)、1993-2006的GTSPP溫度和鹽度數(shù)據(jù)及1993-2009的SubTS溫度和鹽度數(shù)據(jù)開展計算分析。

1.2 混合層信息提取方法

在海洋上層，由于外界作用形成一層溫度與密度較均勻的水層即上混合層，在混合層底部，存在溫度隨深度增大而快速下降的水層，即溫躍層。本文近似地將混合層深度與溫躍層上界深度等價來提取混合層深度。首先采用垂直梯度法即在淺海(水深≤200 m)采用0.2 ℃/m，開闊海區(qū)(水深>200 m)采用0.05 ℃/m的最低判定標準[13]。因為Argo和GTSPP數(shù)據(jù)在近岸數(shù)據(jù)量較少，在做數(shù)據(jù)處理時剔除了小于200 m的區(qū)域，選擇0.05 ℃/m的最低判定標準。但是在提取混合層深度時發(fā)現(xiàn)單一的判定標準在高緯地區(qū)并不合適，這是因為，在中高緯區(qū)域，雖然剖面梯度較小，但實際也存在混合層，如果只單純地選取0.05 ℃/m作為判定標準，在高緯地區(qū)則不能準確地判定混合層。這樣不同區(qū)域的溫度剖面應該根據(jù)剖面的自身特性選擇不同的判定標準。為此，我們改進了垂直梯度法，取每個剖面垂直梯度最大值的某個百分比作為這個剖面混合層深度的臨界值并且利用三次樣條插值方法將數(shù)據(jù)插值到10 m層上。通過大量溫度剖面的實驗證明，選取最大梯度的70%較為合適。以4個不同緯度的溫度剖面為例(圖1)可以看出，最大梯度百分比的判定方法可以更準確地確定混合層深度，克服了垂直梯度法中單一判定標準遇到的問題。

圖1 不同斷面的溫度分布及其相應的混合層(黑線)深度

1.3 散點數(shù)據(jù)插值及相關性分析方法

Topex/Poseidon、JASON-1的高度計數(shù)據(jù)和Argo、GTSPP獲取的混合層深度數(shù)據(jù)都是不規(guī)則的散點數(shù)據(jù)，不適合進行相關性分析。為了得到規(guī)則網(wǎng)格化的數(shù)據(jù)，本文采用客觀分析中較為經(jīng)典的形式，即Cressman[15]提出的Cressman線性插值，將有效波高和混合層深度的散點數(shù)據(jù)插值到1°×1°的規(guī)則網(wǎng)格上。

通過計算相關系數(shù)描述海浪與混合層深度的相關性，相關系數(shù)越大，相關程度也越大；反之亦然[16]。由于有效波高平方與海浪能量的變化具有較為一致的變化特征，本文采用有效波高的平方，而非有效波高。

2 有效波高和混合層深度的時空分布特征

2.1 有效波高的空間分布

圖2是1993—2009年月平均有效波高的空間分布，4個季節(jié)的典型月份(1，4，7和10月)顯示出了全球有效波高明顯的季節(jié)變化特征。結果表明：1月，等波高線分布表現(xiàn)為顯著的北強南弱的馬鞍形分布特征，北半球最大有效波高為6 m，出現(xiàn)在北大西洋，此時南半球有效波高隨南緯增大而增大，最大值出現(xiàn)在45°S～50°S，約為4.5 m；7月，等波高線分布則表現(xiàn)為顯著的南強北弱的分布特征，北半球的大西洋和太平洋有效波高普遍較小，在2.0～2.5 m，阿拉伯海區(qū)域存在波高極值區(qū)域，為3.5 m，7月南半球的有效波高則普遍較大，中高緯度區(qū)域均大于3 m，最大值出現(xiàn)在印度洋南部，為6 m；4月和10月的最大波高都出現(xiàn)在南半球，這一格局主要是由于南北半球海陸分布的差異而造成的，南半球穩(wěn)定的西風帶區(qū)域，風區(qū)較長。低緯度區(qū)域的有效波高常年保持較小值。

圖2 月平均有效波高(m)空間分布圖

2.2 混合層深度的空間分布

利用Argo(2003—2009年)、GTSPP(1993—2009年)和SubTS(1993—2006年)三套不同的溫度剖面資料，提取對應的混合層深度，對處理到空間網(wǎng)格內的數(shù)據(jù)進行多年月平均，下面選取4，7，10和1月來分析混合層深度的空間分布特點。這與海洋中典型代表月份的選取有所不同，這樣選取是為了同海浪分析相對應。

圖3是Argo、GTSPP和SubTS三套數(shù)據(jù)多年月平均混合層深度的空間分布，3套數(shù)據(jù)的混合層深度的總體空間分布特征相似；由于Argo和GTSPP溫度數(shù)據(jù)是不規(guī)則、不均勻的散點數(shù)據(jù)，在2005年之前2套數(shù)據(jù)并不能覆蓋全球，特別是在高緯和近海區(qū)域數(shù)據(jù)量較少。因此，數(shù)據(jù)網(wǎng)格化插值在這些區(qū)域會造成相對大的誤差。

混合層深度有顯著的季節(jié)變化特征。冬季，太陽輻射最弱，是全年溫度最低的季節(jié)，海面不斷冷卻，對流混合增強，加上風和浪的攪拌混合作用增強了上層海水的混合，混合層較深。夏季，太陽輻射最強，使海洋表層水溫普遍升高，成為全年水溫最高的季節(jié)，因表層增溫快，深層增溫慢，加上夏季對流、渦動混合弱，上層海水混合不強，混合層較淺。1月混合層深度大值區(qū)主要分布在北太平洋和北大西洋，而南半球中高緯度的混合層深度普遍較小。混合層深度在7月的空間特征與1月相反，主要呈現(xiàn)出南深北淺態(tài)勢，大值區(qū)包含了南半球的大部分和北半球赤道附近區(qū)域，北半球中高緯度的混合層深度普遍較小。春、秋季節(jié)是混合加強和減弱的過渡期。春季，海面溫度不斷升高，對流、渦動混合減弱，混合層深度不斷減小。秋季，海面溫度不斷降低，對流、渦動混合加強，并且秋季也是風、浪開始增強的季節(jié)，綜合因素作用，使混合層深度有不斷加深的趨勢。4月份混合層深度的大值區(qū)主要出現(xiàn)在北半球，而10月則主要分布在南半球，它們是冬、夏季混合層形成的過渡月份。

由上述分析可知，混合層深度和有效波高隨季節(jié)的變化特征有較多的相似性，但在赤道地區(qū)，混合層深度在一年四季中都存著較大值，太平洋最為明顯，而有效波高則全年一直較小。

圖3 月平均混合層深度的空間分布圖

2.3 有效波高和混合層深度隨時間變化

上面分析了有效波高和混合層深度的空間分布特征。為了進一步探討二者隨時間變化的一致性，圖4～7分別給出了緯向平均、沿35°N、赤道和35°S斷面上的有效波高和混合層深度隨時間的變化。

混合層深度分布具有明顯的季節(jié)變化和年際變化信號，這與有效波高隨時間的分布特點相同。在北半球40°N左右和南半球50°S～60°S變化較強烈；赤道區(qū)域，有效波高一直較小，而混合層深度在赤道區(qū)域無明顯年際和季節(jié)變化且一直保持較大值。在35°N緯線上，有效波高和混合層深度最大值出現(xiàn)在每年的一月份，35°S緯線上，有效波高和混合層深度全年最大值在7月份；赤道地區(qū)，有效波高沒有明顯的季節(jié)變化，年際變化信號較弱，混合層深度在赤道區(qū)域一直保持較大值，季節(jié)變化及年際變化特征也不明顯。

圖4 緯向平均混合層深度(m)和有效波高(m)的時間序列

圖5 沿35°N斷面有效波高和混合層深度的時間序列圖

圖6 沿赤道斷面有效波高和混合層深度的時間序列

圖7 沿35°S斷面有效波高和混合層深度的時間序列

混合層深度緯向平均和沿緯線隨時間的分布圖顯示：SubTS數(shù)據(jù)得到的混合層深度隨時間的分布變化較前兩套數(shù)據(jù)年際變化更明顯、穩(wěn)定，雜亂信號較少；而Argo和GTSPP數(shù)據(jù)得到的混合層深度在某些區(qū)域空白，即這些區(qū)域的溫度剖面數(shù)據(jù)不足，特別是GTSPP數(shù)據(jù)雖然時間序列比較長，但是在2005年之前的高緯度地區(qū)數(shù)據(jù)量一直很少，Argo數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)類似情況，直到2005年之后由于Argo數(shù)據(jù)的增加才使得這兩套數(shù)據(jù)基本覆蓋全球。雖空白區(qū)域可經(jīng)過插值處理進行填充，但卻影響結果的可信度，而SubTS數(shù)據(jù)有覆蓋范圍廣、網(wǎng)格規(guī)則、時間序列較長和廣為接受等的特點，是下面對混合層深度和有效波高做相關性分析較好的選擇。另外，由于垂向分層的不同，3套數(shù)據(jù)提取的混合層深度不完全一致。

綜上所述，在赤道地區(qū)，有效波高和混合層深度隨時間的分布變化較雜亂，但在中、高緯地區(qū)有效波高和混合層深度都有明顯季節(jié)及年際變化規(guī)律，且對應性較好，其信號周期較為一致。

3 相關性分析

以上分析了海浪和混合層深度的空間變化特征及隨時間的演變規(guī)律，通過比較Argo、GTSPP和SubTS溫度數(shù)據(jù)的特點，選擇SubTS數(shù)據(jù)進行混合層深度和海浪的相關性分析。以下將分別分析有效波高平方值和混合層深度的直接相關、距平及年際距平的相關性。為了考察二者的相對變化關系，計算相關系數(shù)時考慮了有效波高平方值和混合層深度同步相關和滯后相關。風場是上層海洋的主要驅動力之一，將大量能量輸入給海洋，為了探究混合層變化的原因，同時分析了風場與混合層深度的相關性。

3.1 混合層深度與有效波高及風場的直接相關性分析

有效波高平方值和混合層深度直接相關的空間分布特征與前面分析的二者的時空變化規(guī)律一致。圖8中，黑色等值線是相關系數(shù)為0的等值線，赤道地區(qū)有效波高平方值和混合層深度按時間的變化信號較雜亂(圖6)，此區(qū)域的相關系數(shù)大部分也在零線以內，表明海浪和混合層深度在赤道附近相關程度低甚至呈負相關；隨著南、北緯度的增大，二者的相關系數(shù)變大，大值區(qū)覆蓋了南、北半球中高緯度的大部分區(qū)域，最大值達0.8以上，海浪和混合層深度的相關程度較高。相關系數(shù)的緯向平均在赤道附近最小，從赤道向南北緯不斷增大，在高緯度地區(qū)又有所減小，幾乎以赤道為軸線南北對稱，并且北半球二者的相關性大于南半球。

圖8 海浪和混合層深度直接相關系數(shù)的空間分布及緯向平均

范聰慧[17]通過數(shù)值模擬的方式研究了多因素對海洋上混合層深度的影響，證明了風場的作用對混合層深度的變化較為敏感。為了探究海浪在混合層深度變化中所起的作用，我們又計算了風場與混合層深度的相關系數(shù)(圖9)，風場與混合層深度直接相關系數(shù)的空間分布結構與前者相似，但明顯小于有效波高平方值與混合層深度的相關系數(shù)，并且其緯向平均沒有南北對稱的特點。風應力首先將能量由大氣輸入給海浪，海浪對風的響應時間同步且較為敏感，海浪再通過自身攪拌混合的動力過程進一步影響混合層深度的變化，這也是造成混合層變化的原因之一。

圖9 風場和混合層深度直接相關系數(shù)的空間分布及緯向平均

比較3個不同對應時間的直接相關系數(shù)可以看出，當混合層深度滯后1個月時，混合層深度與海浪及風場的相關系數(shù)大值區(qū)覆蓋范圍最大，特別是北太平洋最為明顯。

3.2 有效波高平方值與混合層深度距平的相關性分析

考慮到年周期的變化是海浪和海洋混合層變化的部分，我們將代表年周期的氣候態(tài)月平均場減掉作為距平。繪制了混合層深度與有效波高平方值距平相關系數(shù)的空間分布(圖10)并和混合層深度與風場的距平相關系數(shù)做了比較(圖11)。

圖10 海浪和混合層深度距平相關系數(shù)的空間分布及緯向平均

圖11 混合層深度與風速和海浪距平相關系數(shù)的對比

海浪與混合層深度距平的相關系數(shù)在太平洋東部及南太平洋、南印度洋較大，最大值為0.6，但在赤道地區(qū)較小，相關性不顯著；風場與混合層深度的距平相關系數(shù)全場普遍較小，并沒有明顯的大值區(qū)。比較30°N、30°S緯線上混合層深度與海浪及風場的距平相關系數(shù)，在大部分位置點上，混合層深度與有效波高平方值的距平相關系數(shù)較大且30°S緯線上更明顯。

3.3 有效波高平方值與混合層深度年際距平的相關性分析

年際距平即當年的變量值減去前一年的變量值，如2002年有效波高的年際距平是2002年有效波高減去2001年，它反映了一個年際變化的高頻分量[18]。常用變量的距平反映了其異常情況，但距平是相對于某個時間段平均的異常值，因此隨時間段選取的不同，同一年變量距平的符號及大小都有可能不同。用距平來計算相關系數(shù)時，就難免受到數(shù)據(jù)時間段選取的影響。因此，本文進一步計算了混合層深度與海浪年際距平的相關系數(shù)(圖12)同時也與風場與混合層深度年際距平相關系數(shù)做比較(圖13)。

圖12 海浪和混合層深度年際距平相關系數(shù)的空間分布及緯向平均

混合層深度與海浪年際距平相關性與其距平相關性的分析結果大致相同，其特點及大值分布區(qū)域與距平相關系數(shù)的結果對應；從圖13看出，海浪與混合層深度的年際距平相關系數(shù)明顯的大于風場與混合層深度的年際距平相關系數(shù)。

當混合層深度滯后一個月時，海浪與混合層深度的距平及年際距平的相關系數(shù)最大。比較混合層深度與海浪及風場的距平、年際距平的相關系數(shù)看出，風場與混合層的相關性整體上小于海浪與混合層深度的相關性，這也反映了海浪對混合層深度有更直接影響。與直接相關不同，混合層深度與海浪的距平、年際距平相關系數(shù)在太平洋東部、印度洋東部的大值很明顯。Chen等[19]利用衛(wèi)星資料發(fā)現(xiàn)了大洋東邊界存在涌浪強化的現(xiàn)象，鄧增安等[20]又進一步計算了太平洋東邊界波浪輸運，發(fā)現(xiàn)在太平洋東邊界存在強烈的涌浪，這與有效波高與混合層深度的距平、年際距平相關系數(shù)的分布特點相吻合，這一區(qū)域盛行東南信風和東北信風，研究發(fā)現(xiàn)，風向和波浪輸運方向存在很大的偏差，基本在90°左右，眾所周知，風浪的平均方向與風向是一致的，這一區(qū)域二者方向差異較大，說明這一海域涌浪占優(yōu)，而不是直接受當?shù)仫L場影響的風浪，因此，我們有理由推測，相對于風場而言，這一海域的涌浪對海洋上混合層的影響更直接，因此二者的相關系數(shù)較大，但其物理過程及原因有待于探討，內部機制也需進一步研究。

值得注意的是，混合層深度與海浪的直接相關、距平及年際距平的相關系數(shù)在赤道區(qū)域一直較小。赤道附近，全年太陽輻射強，大氣向上層海洋輸入熱通量，對海洋上混合層起著直接加熱的作用，加強了混合層內部的層化效果，而且此區(qū)域存在南、北赤道流、赤道逆流及赤道潛流，南、北赤道流與赤道逆流及赤道潛流方向相反，赤道逆流與北赤道流之間存在輻散上升運動，赤道潛流與南、北赤道流形成垂直剪切作用，這些海洋動力過程必然對赤道地區(qū)混合層深度的變化有一定的影響。赤道區(qū)域的海浪全年的變化一直很小，海浪不再是混合層深度變化的主導因素。

圖13 混合層深度與風速和海浪年際矩平相關系數(shù)的對比

4 結 論

本文從海洋溫度和海浪有效波高的觀測數(shù)據(jù)出發(fā)，分析和探討了海洋上混合層深度與海浪之間變化的相關性，得到如下結論：

1) 有效波高與混合層要素在直接相關中，除赤道區(qū)域及南大洋部分區(qū)域外二者相關性程度較高；距平及年際距平的相關性分析表明有效波高和混合層要素相關系數(shù)較大的區(qū)域主要分布太平洋的東邊界及南印度洋的中緯度區(qū)域，有效波高和混合層要素存在著一定的相關性且在某些區(qū)域較為顯著并且混合層深度的變化對海浪的響應有一定的滯后性。

2) 與風場相比，海浪作為大氣向海洋輸入能量的一種重要運動形式，它與混合層深度的直接相關、距平及年際距平的相關性均大于風場與混合層深度的相關性，是影響混合層深度變化的更直接的因素。海浪過程是風輸入能量向次表層海洋傳播的一個重要途徑，但是二者間互相影響的內在機制還需要進一步深入研究。

致謝：Coriolis Argo資料中心提供的準實時Argo數(shù)據(jù); NOAA 國際海洋數(shù)據(jù)中心(DODC)提供的GTSPP數(shù)據(jù)。

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Received: January 23, 2015

Correlation Analysis of the Waves and the Mixing Layer Depth Based on the Observation

SHI Yong-fang1, YIN Xun-qiang1，2, YANG Yong-zeng1，2

(1.TheFirstInstituteofOceanography,SOA, Qingdao 266061, China;2.LaboratoryofMarineScienceandNumericalmodeling,SOA, Qingdao 266061, China)

This study focused on the relationship between waves and the upper ocean mixing layer depth(MLD). Satellite altimeter observation data of significant wave height (SWH) and three sets of temperature observation data are used. An improved method is employed to obtain the ocean MLD. Both the spatial distribution and temporal variation of the monthly averaged SWH and MLD are analyzed and their correlationship is studied. Results indicated that correlation coefficient over both hemisphere mid-latitude regions is large, but small in equatorial regions. We filter monthly averaged climate state field that changes in annual periodicity, and get the anomaly correlation coefficient. While it is smaller in the equatorial region, in both eastern and southern Pacific Ocean and southern Indian Ocean, the anomaly correlation is significant. Furthermore, the annual anomaly correlation coefficient of SWH and MLD is also calculated. Its spatial characteristic is similar to the previous results. For studying the influence factors of mixing layer depth, the correlation coefficient of wind field and MLD are calculated. In conclusion, the study indicates that there is a certain correlation between ocean waves and upper ocean MLD. The former plays an important role in reducing the latter, which mechanisms are to be further studied.

significant wave height; mixing layer depth; correlation analysis

2015-01-23

國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目——亞洲區(qū)域海陸氣相互作用機理及其在全球變化中的作用(2010CB950404)和中尺度渦旋在海洋混合中的作用研究(41106032)； 國家高技術研究發(fā)展計劃項目——南海及周邊海域風浪流耦合同化精細化數(shù)值預報與信息服務系統(tǒng)(2013AA09A506)；海洋可再生能源專項資金項目——波浪能重點開發(fā)利用區(qū)資源勘查和選劃(OE-W01區(qū)塊)(GHME2011ZC07)

石永芳(1987-),女,山東商河人,博士研究生,主要從事物理海洋學方面研究.E-mail:shiyf@fio.org.cn*

楊永增(1969-)，男，山東泰安人，研究員，博士，主要從事海浪變分同化、海浪對海水的攪拌混合作用方面研究.E-mail:yangyz@fio.org.cn

(李 燕 編輯)

P73

A

1671-6647(2016)01-0022-15

10.3969/j.issn.1671-6647.2016.01.003