利用卫星测高、GRACE 和 GOCE 资料估计全球海洋表面地转流

摘要

重力恢复和气候试验 GRACE（gravity recovery and climate experiment）卫星极大地提高了地球重力场的精度和分辨率，特别是中长波分量，联合卫星测高数据可获得全球海洋表面大尺度洋流循环。另外，新一代地球重力和海洋环流探测卫星 GOCE（gravity field and steady-state ocean circulation explorer）于2009年3月成功发射，采用卫星重力梯度测量原理，对重力场的高频部分非常敏感，使其高分辨率监测全球海洋循环成为可能。本文利用1～7年 GRACE 观测数据确定的重力场模型和18个月 GOCE 观测数据确定的地球重力场模型 GO CONS GCF 2 TIM R3，联合卫星测高确定的平均海面高模型 MSS CNES CLS 11，分别估计全球海洋表面地转流，并且与实测浮标数据结果进行比较。分析表明 GOCE 重力卫星确定的重力场模型具有更高的空间分辨率，能够确定高精度和高空间分辨率的全球海洋地转流，如墨西哥湾暖流的细节和特征，并且与实测浮标结果基本一致。而基于1～4年 GRACE 观测资料的模型不能很好估计全球地转流特征，基于7年 GRACE 观测资料的重力场模型 ITG-Grace2010s 确定的全球地转流的精度仍低于18个月 GOCE 观测数据确定的地球重力场模型 GO CONS GCF 2 TIM R3的结果，估计的全球地转流仍含有较大的噪声，不能很好地反应中小尺度地转流细节特征。并计算 ITG Grace2010s 和 GOCE TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的内符合精度，结果显示，在全球范围内，GOCE TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的精度都比 ITG Grace2010s 结果的精度有着很大的改善，其中 ITG Grace2010s 的稳态海面地形的精度为21．6 cm，而 GOCE TIM3的结果则为7．45 cm，ITG Grace2010s 的全球平均地转流的精度为40．7 cm/s，而 GOCE TIM3的结果则为19．6 cm/s。