厦门大学海洋与地球学院刘志宇教授研究组及其合作者在海洋多尺度动力学研究领域取得新进展！

COE 2025

科研进展

近日，厦门大学海洋与地球学院、海洋生物地球化学全国重点实验室刘志宇教授研究组联合南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）王传印副研究员等在海洋多尺度动力学研究领域取得新进展，相关成果发表于地学领域权威期刊Geophysical Research Letters与Ocean Modelling.

海洋多尺度相互作用是物理海洋学的重大前沿，多尺度运动分解是揭示多尺度相互作用机理与量化跨尺度能量传递的关键。目前学界通常采用的多尺度运动分解方法本质上均基于时间或空间尺度分离，因此无法准确分离时空间尺度相似、但动力属性迥异的不同运动过程，这严重制约了海洋多尺度相互作用理论的发展。为此，刘志宇教授研究组开展了系统性探索：前期，针对基于高分辨数值模拟数据的多尺度相互作用机理研究与次网格过程参数化发展需要，提出了连续时间物理场中非平衡运动（包括正压潮、内波）与平衡运动（包括大尺度环流、中尺度涡、亚中尺度过程）的动力分解理论与方法，并由此导出了两类运动的控制方程（Wang, Liu* et al., 2023a,b）。近期，针对可分辨亚中尺度的SWOT卫星数据定量化科学应用的需要，参照数值天气预报中的初始化问题，通过额外引进海表面流速数据，利用内波不携带位势涡度异常这一地球物理流体力学基本性质，建立了由海面高度场中分离出非平衡运动与平衡运动的方法；基于高分辨率数值模拟（MITgcm LLC4320；图1）与实际海洋观测数据（SWOT海表面高度与高频地波雷达海表面流速；图2）的方法检验证实了该分离方法的有效性和实用性（Wang, Liu* et al., 2025a,b）。该系列工作为海洋多尺度相互作用机理研究与SWOT卫星数据的科学应用奠定了重要的理论与方法学基础，相关代码业已公开，欢迎测试应用与批评指正。

图1. MITgcm LLC4320数据的非平衡-平衡运动分离

图2. SWOT/高频地波雷达数据的非平衡-平衡运动分离

·研究团队及资助·

上述系列研究论文的第一作者为厦门大学物理海洋学专业2022届博士毕业生王传印（现为南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）副研究员），通讯作者为厦门大学刘志宇教授，合作者还包括厦门大学林宏阳教授、巴西圣保罗大学Cesar Rocha教授、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）陈大可院士、杨清华教授、倪钦彪研究员。该系列研究得到科技部重点研发项目（2023YFE0126700, 2023YFF0805502）、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）自主科研项目（SML2022SP401, 2023SP207）、国家自然科学基金项目（92258301, 42406021, 42076013）以及福建省自然科学基金项目（2021J02005, 2021J01024）等的联合资助。

论文引用

● Wang C., Liu Z.*, and Lin H. (2023a), On dynamical decomposition of multiscale oceanic motions, Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 15(3), e2022MS003556.

● Wang C., Liu Z.*, and Lin H. (2023b), A simple approach for disentangling vortical and wavy motions of oceanic flows, Journal of Physical Oceanography, 53(5), 1237–1249.

● Wang, C., Liu, Z. *, Lin, H., Rocha, C., Yang, Q., Chen, D., & Gong, J. (2025a). Disentangling wavy and vortical motions in concurrent snapshots of the sea surface height and velocity, Ocean Modelling, 196, 102556.

● Wang, C., Liu, Z. *, Lin, H., Chen, D., Yang, Q., & Ni, Q. (2025b). A practical separation of oceanic vortical and wavy motions entangled in the SWOT measurements, Geophysical Research Letters, 52(12), e2024GL113995.

论文链接

▼https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022MS003556

▼https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/aop/JPO-D-22-0148.1/JPO-D-22-0148.1.xml

▼https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1463500325000599

▼https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL113995

供稿 | 王传印 刘志宇

编辑 | 苏颖 朱佳

排版 | 黄蓝青

审核 | 李骁麟 陈向柳

• 信息来源：厦门大学海洋与地球学院。

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