海洋运动的时空尺度
海洋中存在着各种时间空间尺度的运动，从大洋环流尺度到中尺度涡旋，到重力波，直至小尺度的湍流混合过程，这种多尺度的海洋运动无时无刻不在塑造着地球的气候和生态系统。有一类既不大也不小的动力现象，它们介于中尺度涡流和小尺度湍流之间，这就是亚中尺度海流（Submesoscale Currents，简称SMCs）。SMCs在海洋中很常见，它们可以影响海洋中营养物质的分布，进而影响海洋生态系统。
亚中尺度小科普
亚中尺度运动是指那些水平长度在数十米到10公里，垂直高度在数十到数百米，演化时间尺度为数小时到数天的动力过程。在海洋表面，我们可以通过仔细观察发现一些特殊的线条，这些线条实际上是由水流和海洋生物分布的不均匀性形成的。这些线条很难在单一的剖面图或者时间序列图中辨认出来，因为它们可能和其他类型的过程混合在一起。
通过高分辨率的卫星图像，我们可以清晰地看到这些线条的分布。比如在地中海，由于海面上的浮渣聚集，形成了螺旋状的线条，这些线条实际上是由海洋中的亚中尺度涡旋造成的。这些涡旋可以很大，直径约5公里，线条宽度约100米。这些线条是海洋中亚中尺度海流的明显标志。它们可能表现为海面上温度或盐度的突然变化，或者海洋生物如浮游植物的密集分布。
研究发现，这些流线常常与海洋中的锋面有关。锋面是海洋中密度梯度很大的区域，它们可以是由风或者水流的剪切力形成的。在锋面附近，水流可能会变得更加混乱和复杂，形成许多小的涡旋。
由于其独特的空间和时间尺度，亚中尺度洋流的研究长期以来受到技术限制。传统的船只、浮标和卫星观测手段难以捕捉到这些现象。然而，近年来随着高分辨率卫星影像、多重嵌套计算模拟方法的发展，以及大量表面漂流器的应用，科学家们开始能够更好地观测和研究亚中尺度洋流。
SWOT探测亚中尺度
亚中尺度的水平尺度范围，有文献认为0.1–10km，也有文献认为传统高度计无法探测的10-100km可称之为亚中尺度。此处，我们忽略这种定义的不一致性。
由于SMCs复杂的动态特征和对海洋生态系统的显著影响，研究人员一直在寻找更精确的方法来探测和理解这些运动。SWOT卫星的出现，为这一研究带来了突破性的进展。
SWOT卫星主要科学目标是精确测量全球海洋、湖泊和河流的水位变化。这颗卫星配备了雷达干涉测高仪，可以以前所未有的高分辨率捕捉海洋表面高度的微小变化。这一技术优势使得SWOT成为研究亚中尺度过程的理想工具。
从SWOT L3产品计算动力参数
海面高度异常SLA是指海平面相对于平均海平面的偏差。SLA数据提供了海洋表面动力的重要信息，通过这些数据，可以推导出海洋表层流速、动能和涡度。从SWOT发布的SLA L3产品计算速度、动能、涡度以及波数谱，是研究亚中尺度动力过程的基本步骤。
计算速度（Velocity）：海面高度异常可以用于计算地转流速。假设我们有一个二维的SLA场 ，可以通过以下公式计算地转流速分量：其中， 和 分别是东西向和南北向的流速分量， 是重力加速度， 是科里奥利参数， 是海面高度异常。
计算动能（Kinetic Energy）：一旦得到了流速分量 和，可以计算流体动能。动能（KE）可以通过以下公式计算：
计算涡度（Vorticity）：涡度是描述流体旋转性的一个重要参数。对于二维流场，可以通过以下公式计算涡度 ：涡度的正值表示逆时针旋转，而负值表示顺时针旋转。
对于结果，的确是比传统高度计看的更加清晰了，黑潮边界上更多的亚中尺度的运动都好似有了一个放大镜进行观察。至于里面的物理，需要更多的时间去解读，我们以后有时间再写。
L4产品波数谱分析
AVISO近期发布了包含速度和涡度参数的SWOT SLA L4融合产品，空分辨率是1/10°，时间分辨率是1天。由于覆盖范围的不同，在21天重复轨道期间，各个位置的观测次数随纬度变化显著：赤道附近约为两次，中纬度地区为两到四次，高纬度地区则超过六次。这种时间采样对研究亚中尺度快速海洋过程带来了挑战，特别是那些时间尺度与采样间隔相当或更短的现象。
以下是一些分析计算结果：
计算KE的波数谱，发现斜率的幂率特别好，可以一直持续到20 km附近。然而，不知道何种原因，其斜率却是-15/3，这和QG、SQG理论预测都不一致，差别很大。而且波数谱也没有反应出来内波连续体。这个问题以后需要花时间研究。
SWOT研究亚中尺度的挑战和机遇
SWOT 提供的主要挑战和机遇是研究亚中尺度上平衡海洋运动（由地球自转、风和浮力效应驱动）与内部潮汐、内部重力波的相互作用，这些潮汐和内部重力波在海洋表面下搅动和循环海水。虽然大部分内潮是可预测的，但内波连续体却不是。
研究表明，SSH中平衡运动与内波明显分离的空间尺度随地理和季节而变化。平衡运动在中高纬度地区占主导地位，内波在能量较弱的盆地和热带地区尤为突出。与SWOT和原位系统同时对这些过程进行充分观察，应该可以在测试方法上取得进展，以分离这两种纠缠的运动并了解它们的相互作用。
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