[导读] Zhongxiang Zhao 通过75天的SWOT数据，采用改进的映射技术，绘制了模式1的内潮，构建了名为SWOT-75d的内潮模型。SWOT-75d在强内潮区域显著降低了方差，甚至在中北太平洋等部分区域的表现超越了基于30年卫星测高数据的Nadir-30y模型。通过使用SWOT-75d的平滑相位数据对Nadir-30y进行调整，改进后的模型在内潮校正方面表现更加优异，证明这一方法能够有效校正时间变化的内潮特征。
内潮广泛分布于全球海洋，通过现场观测和卫星测量呈现出明显的周期性特征。内潮的形成源于正压潮汐与海底地形的相互作用，并在开阔海洋中传播，覆盖范围可达数百乃至数千公里。内潮在物质输送、初级生产力和上层海洋混合等重要海洋过程中的作用不容忽视，其对经向翻转环流和全球气候的影响亦不容小觑。
然而，内潮的生成与传播受海洋层化和环流变化的显著调节，呈现出从日变化到几十年的复杂时间尺度。传统的内潮观测模型主要依赖多年的卫星测高数据，通常只能捕捉到稳定的内潮，而难以全面反映随时间变化的非相干内潮特征。
新的SWOT任务通过高分辨率的二维海表高度观测，为内潮研究带来了新的契机。这篇论文依托75天的SWOT数据，采用优化后的映射技术，深入探讨内潮的时空变化。研究核心聚焦于两个关键问题：如何利用短期SWOT数据准确提取模式1的内潮，以及即时内潮模型是否能够更好地服务于SWOT的内潮校正。
SWOT任务于2022年12月发射，使用Ka波段雷达干涉仪（KaRIn）测量二维海表高度（SSH），误差更低，空间分辨率为2公里。2023年初，SWOT在1天重复轨道上进行了校准，覆盖全球28个观测带；2023年7月起进入科学阶段，切换至21天重复轨道，覆盖586个观测带。2024年1月，SWOT项目发布了两组数据：包括103天的校准数据和75天的科学数据。
在之前的研究中，作者使用1993至2022年间的30年SSH数据，构建了模式1的内潮模型，该模型称为Nadir-30y，代表30年的相干内潮模型。Nadir-30y模型只能包含相干内潮，因为它依赖于多年的稳定数据平均，难以捕捉时间变化的非相干内潮。如果要研究非相干内潮的动态变化，则需要具有更高时间分辨率和连续覆盖的观测数据，例如短期内的高分辨率卫星数据（如SWOT数据）或密集的现场观测数据。
非相干内潮是时间上不稳定的，其相位和振幅会受到季节性变化、洋流波动和水体层化变化等因素的影响。由于这些变化没有固定的周期性，在长期观测中表现为随机波动。
SWOT-75d与Nadir-30y的比较显示，SWOT-75d在表现上不如30年的Nadir-30y模型，这是因为75天的数据较短，容易受到中尺度涡的干扰。而Nadir-30y基于30年数据构建，具有更窄的谱峰和更小的误差，代表了模式1的内潮的气候常态。尽管如此，SWOT-75d仍成功展示了全球内潮的基本特征，如夏威夷海岭和西北太平洋的内潮活动。同时，它在大西洋和阿拉伯海等区域展示了清晰的内潮波束。总体上，SWOT-75d和Nadir-30y在空间分布上具有较高的相似度，相关系数达到0.63，但SWOT-75d的振幅比Nadir-30y高出70%，主要是由于模型误差的影响。
模型误差显示，SWOT-75d在强内潮区域误差较大，而Nadir-30y因30年的数据支持，误差更小、更稳定。独立数据评估表明，SWOT-75d在强内潮区域有良好表现，尽管整体误差较大，但它反映了即时的内潮信息。季节性评估显示，SWOT-75d在热带和特定区域超过了Nadir-30y，反映了这些区域内潮的季节性变化。总体来看，Nadir-30y适合长期稳定的内潮校正，而SWOT-75d在季节性和即时变化的捕捉上更有优势。
研究提出了一种改进SWOT内潮校正的方法，通过引入即时相位调整的内潮模型Nadir-30y*，增强了对时间变化内潮的校正精度。调整后的模型保留了与Nadir-30y相同的振幅，但更好地反映了2023年9月7日至11月21日期间的即时相位信息。
利用75天SWOT数据对Nadir-30y和Nadir-30y*进行了评估。结果显示，Nadir-30y*在全球范围内的校正效果优于Nadir-30y，方差减少量从16.0毫米²提高到19.3毫米²，相当于20%的性能提升。这表明相位调整能够有效应对短时间窗口内的内潮变化。这一改进对提升SWOT的内潮校正精度具有重要意义，尤其是在应对季节性和十年尺度的变化时，显示出显著的优势。
然而，相位调整的效果因区域和季节而异，表明时间变化的复杂性需要进一步深入研究。
参考文献：预印本，Z. Zhao, “Internal Tides from SWOT: A 75-day Instantaneous Mode-1 M2 Internal Tide Model”, Accessed: Oct. 11, 2024. [Online]. Available: https://www.authorea.com/users/645492/articles/1230657-internal-tides-from-swot-a-75-day-instantaneous-mode-1-m2-internal-tide-model?commit=4aa748ad5a2add93e970732b8365bb221726972e
