混合模态坟墓经验方法在西南热带印度洋塞舌尔-查戈斯温跃层脊区的创新应用与温度剖面反演优化

本文推荐：该研究针对西南热带印度洋塞舌尔-查戈斯温跃层脊区(SCTR)的复杂温跃层动态，创新提出混合坟墓经验模态方法(hybrid GEMs)，通过结合20°C等温线深度(D20)与卫星高度计数据，显著提升压力记录式回声测深仪(PIES)对上层300米温度剖面的反演精度（均方根误差降低29%），为强上升流区域海洋观测提供了新范式。

　　

Highlight

观测声学走时(τ)

2019年5月至2021年12月期间，一台压力记录式回声测深仪(PIES)被布放在SCTR核心区Station K（61°E, 8°S，水深3111.5米）。该设备每10分钟记录4次τ值，经去噪和3天低通滤波处理后生成12小时间隔数据，为温跃层研究提供高精度时间序列。

混合GEM技术的开发

通过分析2006-2021年EN4数据集中的1109组历史温盐剖面，研究团队发现传统GEM在SCTR区域存在显著误差——当τ值同为2.0017秒时，不同上升流强度下的温度剖面差异可达300米层温差5°C！这促使研究者开发出包含"中度上升流"和"强弱组合"三组模态的hybrid GEMs体系。

基于卫星的混合GEM应用指标

卫星测高的绝对动态地形数据(ADT)与D₂₀表现出惊人的一致性（相关系数0.89），这使其成为自动选择适用hybrid GEM的"智能开关"。当ADT低于-0.35米时触发强上升流模态，高于0.25米则启用弱上升流模态。

混合GEM性能评估

新方法使上层海洋温度反演的均方根误差从1.24°C降至0.88°C（降幅29%），最大误差从3.5°C压缩至2.8°C。特别是在2020年印度洋偶极子事件期间，hybrid GEMs成功捕捉到D₂₀的剧烈波动（振幅达60米）。

Discussion

与传统聚焦海表温度(SST)的GEM不同，本研究首次针对次表层强化的温度变异设计解决方案。就像给回声测深仪装上了"热力学透视镜"，hybrid GEMs通过D₂₀这个"深度温度计"，巧妙破解了上升流区域τ-温度关系的非线性难题。

Conclusions

这项研究不仅为SCTR区域提供了温度剖面反演的黄金标准，其方法论更可推广至全球其他上升流显著的海域。就像为海洋观测打造了一把"智能钥匙"，hybrid GEMs通过动态切换模态，打开了高精度监测次表层热力变化的新纪元。