广州海洋局获海洋涡旋识别方法评估研究成果

　　近日，美国气象学会AMS旗下的大气海洋技术杂志《Journal of Atmospheric and Oceanic Technology》（技术类期刊）以“Three Mesoscale Eddy Detection and Tracking Methods: Assessment for the South China Sea”（三种涡旋识别方法在南海的全面评估）为题发表了广州海洋地质调查局邢涛高级工程师等人关于海洋涡旋识别方法评估方面的最新研究成果。

　　中尺度涡旋在海洋热动力学、生物化学以及海洋环境信息保障方面皆有重要的影响和意义，一直是国内外海洋学家的研究热点。尽管卫星高度资料为跟踪涡旋提供了强有力手段，但对涡旋三维结构认知的欠缺，新近发展的地震海洋学可为了解涡旋三维细结构提供新视角。本文对主要的涡旋识别方法在南海的应用进行了全面评估，包括其识别能力、统计特征和追踪能力，为准确提取涡旋相关的地震测线和顺利进行涡旋结构的地震资料反演提供保障。

　　目前有三种涡旋识别和追踪方法：Okubo-Weiss （OW参数算法），Vector-Geometry（流场几何算法）和Winding-Angle（风角算法），被广泛应用于涡旋的识别过程。本文的研究结果表明，O-W，V-G和W-A方法的平均成功识别率分别为51.9％，56.8％和61.4％。 O-W和V-G方法优先识别中等半径（1/2-1°）的涡旋，而W-A方法则倾向于较大的半径（> 1°）。V-G方法具有最高的平均过度识别率，识别出过多的弱的（半径<1/3°）类涡旋结构，这使得其在涡旋数目、涡旋出现概率和传播方向上产生偏差。如图1所示，以2003年4月16日和2010年10月13日为例，相比于O-W和W-A方法，V-G方法在南海识别出过多的弱的反气旋和气旋结构；而O-W方法未能识别出2003年4月16日极强的西沙暖涡，W-A方法的识别准性要高于O-W和V-G方法。

2003年4月16日和2010年10月13日三种涡旋识别方法的对比

　　在涡旋轨迹追踪方面，O-W方法因具有最低的平均成功跟踪率而不适合追踪寿命较长的涡旋。V-G方法在追踪这一方面上表现良好，平均可疑追踪率最低（为1.1％）。W-A方法整体上能更精确地追踪涡旋，平均成功跟踪率最高，为80.6％。图2以2012年3月南海一个反气旋涡的追踪过程为例，发现因O-W方法涡旋识别率低；失败的识别过程导致追踪过程中断，涡旋呈现出相对较短的生命周期。W-A算法有时会显示出尖锐的异常涡旋边界，但其涡旋的统计特征更为合理、涡旋追踪结果更为准确。综合考虑涡旋识别和轨迹追踪， W-A方法更适合用于南海涡旋结构的地震反演研究。

 三种涡旋识别方法对2012年3月南海一个反气旋涡的追踪情况对比

　　论文第一作者为广州海洋地质调查局高级工程师邢涛，通讯作者为中科院南海所博士杨一凯。该项研究由国家自然科学基金和中国地质调查局项目联合资助。《Journal of Atmospheric and Oceanic Technology》位于汤森路透JCR二区，中科院地球科学三区，影响因子为1.952，CiteScore为4.20。

（邢涛）