南海海底压强变化及其与GRACE卫星产品的比测研究

Oceanic bottom pressure variation which records the wave signals in the ocean, is essential the barotropic response to the external driving agent. It is highly related to the variation of sea surface height, and has been widely used for the comparison with GRACE satellite products. However, in the South China Sea, the studies based on oceanic bottom pressure observations were quite rare, and those on the comparison with GRACE satellite products were quite insufficient, thus such studies need to be carried out. .This project, which is based on the oceanic bottom pressure data of pressure-recording inverted echo sounders in the Luzon Strait and the South China Sea interior, will analyze the spatio-temporal variations of the bottom pressure variation in the South China Sea, elucidate the propagation of the signals, and reveal the related physical processes and driving mechanisms behind; this project will compare the observed oceanic bottom pressure with the GRACE products, evaluate the applicability of GRACE satellite products in the South China Sea, and try to clarify the key factors affecting the comparison results..This project which is based on the research results of the applicant, aims to improve the understanding of the spatio-temporal variability and the physical mechanism, provide new observational basis on the wave processes in the South China Sea, and offer the observational evidence for the application of GRACE satellite.

海底压强记录了海洋中的波动信号，是海洋对外界驱动的正压响应，与海表面高度密切相关，并开始被用于与GRACE卫星产品的比测。然而在我国南海，基于海底压强观测的研究非常稀少，与GRACE卫星产品的比测几乎没有，相关研究亟待开展。.本项目拟基于布放在吕宋海峡和南海内部的倒置式回声仪（PIES）阵列的海底压强数据，提取南海海底压强变化的时空分布特征，阐明信号的传播过程，揭示相关物理机制；采用同步观测的PIES海底压强与GRACE卫星产品进行比测，评价各种GRACE卫星产品在南海的适用性，力争明确影响误差的关键因素。.本项目将在申请人已经取得的成果的基础上，进一步深化对南海海底压强时空变化特征及其物理机制的认识，为南海波动过程的研究提供新的观测资料，并为GRACE卫星在南海的应用研究提供依据。

海底压强记录了海洋中的波动信号，是海洋对外界驱动的正压响应，与海表面高度密切相关，并开始被用于与GRACE卫星产品的比测。然而在我国南海，基于海底压强观测的研究非常稀少，与GRACE卫星产品的比测几乎没有，相关研究亟待开展。.在本项目及其他相关项目的共同支持下，项目组成员开展了吕宋海峡和南海东北部倒置式回声仪（CPIES）阵列的回收工作，以及南海西南部CPIES阵列的布放工作，获取了本项目必须的海底压强观测资料。.项目组第一项重要成果是开展了南海东北部海底压强的时空变化和驱动机制的相关研究。项目组基于已回收的CPIES数据，给出了观测海域的海底压强分布特征以及海底压强驱动的深层流的分布特征，指出南海北部存在65天周期的海底压强变化。进一步的研究表明该信号符合地形罗斯贝波的频散关系和传播特征，是由台湾西南海域两次显著的中尺度扰动事件所驱动。在海底压强的驱动下，观测区域的深层流基本沿地形流向西南，呈现沿着南海深层的气旋式环流结构，并存在显著的季节变化特征。.项目组第二项重要成果是开展了大规模CPIES阵列观测的海底压强与GRACE卫星资料的比测研究。研究表明GRACE卫星产品(CSR，JPL和GFZ)与CPIES海底压强之差的均方根误差都在1.5mbar左右，这与前人在黑潮延伸体附近的比测结果相近。GRACE与PIES的比测结果在远离陆地的南海内部较好，在中尺度动力过程丰富的吕宋海峡和台湾以东海域比较差。另外，2019年1月GRACE卫星较CPIES观测的海底压强高3mbar左右，有可能与冬季较强的黑潮入侵有关。项目共发表SCI论文9篇，全面完成了项目所提出的研究目标和研究任务。.本项目基于回收的CPIES阵列观测资料，揭示了南海东北部海底压强的时空变化特征，阐明了其背后的驱动机制。本项目开展的CPIES海底压强与GRACE卫星的比测研究为GRACE卫星在南海的应用提供了依据。可见，本项目的成果具有重要的科学意义和应用价值。