海洋表层流场在全球气候变化和海洋生态系统的演变中起着至关重要的作用。目前我们对大尺度低频流场的空间分布已有较好的了解，但全球海洋高频中小尺度过程（比如内潮和近惯性波）的空间分布仍不清晰。对此，我院海洋环流与物质输运团队及合作者基于高分辨率海洋模型（LLC4320）开展全球海洋拉格朗日粒子数值实验，对比了欧拉和拉格朗日框架下海洋流速频率谱和各频段的动能空间分布。
研究结果发现，在拉格朗日和欧拉框架下计算的低频以及半日潮、近惯性和日潮等高频频段的动能总体表现出很好的一致性。除了在近惯性频段外，拉格朗日框架下的流速频率谱更为平滑，主要表现为与欧拉的结果相比具有更低但更宽的谱峰（图1）。这一特征导致了在拉格朗日框架下计算的高频动能可能存在低估现象。以半日潮为例，拉格朗日框架下计算的半日潮动能在全球海洋范围内明显低于欧拉框架下计算的结果，特别是在强流区域（图2）。造成该低估现象的主要原因是拉格朗日法的采样过程同时混杂了时域和空间域的信号，从而引起高频频段信号的变形。因此，使用漂流浮标观测（比如GDP数据）研究海洋高频运动时，需要进一步探究拉格朗日框架与欧拉框架之间差异的转换方法。
图1. 海洋表层水平流速场拉格朗日和欧拉框架下计算的旋转频率谱对比。
图2.
网格下海洋表层拉格朗日与欧拉半日潮动能分布对比。
上述研究成果近期发表于中科院2区期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》(Zhang Xinwen, Yu Xiaolong, Aurélien L. Ponte, Zoé Caspar‐Cohen, Sylvie Le Gentil, Wang Lu, &Gong Wenping. Lagrangian versus Eulerian spectral estimates of surface kinetic energy over the global ocean. 2024(129)), 我院博士研究生张馨文为论文第一作者，我院于小龙副教授以及法国西布列塔尼大学王璐博士为论文通讯作者，合作者包括来自法国海洋开发研究院的Aurélien L. Ponte，Zoé Caspar‐Cohen，Sylvie Le Gentil，和我院龚文平教授等。
上述研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金以及高校基本科研业务费等项目的资助。
原文链接
https://doi.org/10.1029/2024JC021057
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来源：海洋科学学院
编辑：陈柏君
初审：于小龙、林奇琦、王科威
审核：苏明、廖喜扬
审核发布：李春荣返回搜狐，查看更多
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