自然资源部海洋二所何贤强研究员及其合作者在海洋中尺度涡海表流场遥感提取技术方面取得新进展！

近日，卫星海洋环境监测预警全国重点实验室（自然资源部第二海洋研究所）何贤强研究员及其合作者在遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment上发表了题为“Geostationary ocean color satellite observations reveal the fine structure of mesoscale eddy dynamics”的研究论文。论文的第一作者为东海实验室丁小松博士后，通讯作者为该室何贤强研究员，合作者包括该室的白雁研究员、马文涛研究员、王迪峰研究员、龚芳高级工程师、李腾副研究员、叶枫博士，以及集美大学余舒洁副教授、江苏海洋大学胡启伟副教授、云南大学李佳佳博士。

中尺度涡携带着约 90% 的海洋动能，对全球海洋物质和能量的输运具有关键作用，直接影响着全球海洋的热、盐、生源要素等。卫星高度计是监测全球海洋中尺度涡的主要手段，然而，传统卫星高度计遥感观测产品的时空分辨率较低，空间分辨率约为25公里，时间分辨率约为每天一次，难以满足海洋中尺度涡精细化流场的动态监测需求。当前，静止轨道水色卫星遥感器（如GOCI、GOCI-II）可提供百米级空间分辨率（GOCI为500米，GOCI-II为250米）、逐小时（从早到晚）的观测资料，为精细化监测中尺度涡海表流场结构提供了宝贵观测资料。

研究团队利用Farnebäck光流算法与Diffeomorphic-PIV技术，建立了基于静止轨道水色卫星观测的中尺度涡旋精细化海表流场遥感反演算法。在中尺度涡旋区域，静止水色卫星GOCI反演的海表流场与传统卫星高度计的地转流场结果一致性较好，但具有更高的时空分辨率（优于500米，每小时），可以有效捕捉涡旋的精细动力和生态结构（图1）。通过静止水色卫星获得的精细化逐小时海表流场结果，可以精确地定位涡旋的中心位置和边缘，有效弥补传统卫星高度计流场产品由于空间分辨率低而无法准确定位涡旋中心和边缘的不足。此外，利用静止水色卫星获得的逐时流场信息，可进一步估算涡旋近表层水体浮游植物的侧向输运通量，以及监测中尺度涡的涡动能（EKE）逐时变化（图2）。静止水色卫星获得的精细化流场信息可加深对海洋中尺度涡旋动力学和物质输运的科学认识。

本项研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目以及浙江省“尖兵”重大科技攻关计划项目等联合资助。

图1. GOCI提取的海表流场与AVISO地转流的比较。（a）和（b）分别是GOCI和AVISO获得的流场，箭头表示流向，背景数据为流速大小。（c）和（d）为U、V方向的流速比较。

图2. 日本海典型中尺度涡旋的三种海表流场结果比较。（a）OSCAR流场产品，（b）AVISO流场产品，（c）GOCI提取的流场结果。

图3. 涡旋动能（EKE）（上）、叶绿素a通量（中）、叶绿素a浓度（下）的时空变化。左图为日均结果；中间列为每小时的空间分布；右列为特定断面上的每小时变化，断面-I位于距离Y轴50 km处，断面-II位于距离X轴80 km处。

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论文引用

Ding, X., He, X.*, Bai, Y., Ma, W., Li, J., Ye, F., Yu, S., Hu, Q., Gong, F., Wang, D., & Li, T. (2025). Geostationary ocean color satellite observations reveal the fine structure of mesoscale eddy dynamics. Remote Sensing of Environment, 320: 114652. DOI: 10.1016/j.rse.2025.114652.

编辑：于皓

审核：何贤强 陈小燕

审定：张华国

• 信息来源：卫星海洋环境监测预警全国重点实验室。

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