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作者：王敏;谷文杰;郭晓峰;曹小萌;高锦文;
单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院;安徽建筑大学电子与信息工程学院;
摘要：通过在Argo浮标温度距平数据分析中引入多项约束条件，提出了一种基于多约束变分融合的海表温度数据重构方法，以此提升海表温度(Sea surface temperature, SST)的重构精度。首先，在Argo浮标观测点提取温度数据，并进行距平处理，得到离散的温度距平数据。然后，采用基于多约束条件的二维变分(Multi-constraint 2-dimensional variational, MC2D-Var)方法生成连续距平场，并在同化过程中分别引入海表面高度(Sea surface height, SSH)约束、东向海水流速和北向海水流速(Eastward sea water velocity and nnorthward sea water velocity, UV)产生的平流约束以及平流+SSH联合约束三种方案，以优化连续距平场生成效果。最后，将2018年世界海洋地图集(World ocean atlas 2018, WOA18)气候态SST叠加到连续温度距平场中，从而实现海表温度的重构。以2023年6月全球SST数据为例，采用随机抽样方式将Argo观测数据划分为训练集(70%)和验证集(30%),并基于三种约束方案生成0.25°×0.25°分辨率的SST场。验证结果表明，相较于逐日最优插值海表温度(Optimum interpolation sea surface temperature, OISST)数据(均方根误差(Root mean square error, RMSE)为0.902℃),本文提出的三种方案重构效果均有提升，其中方案1(SSH约束)和方案2(平流约束)的RMSE分别降至0.866和0.891℃,而方案3(联合约束)表现最佳，RMSE降至0.864℃。此外，对2023年1—5月的重构实验进一步验证了方案3的稳定性，与OISST相比，其RMSE分别降低5.55%、2.97%、7.26%、4.91%和11.46%,相较于WOA18数据，精度提升幅度分别达49.15%、42.09%、44.56%、47.30%和47.21%。结果表明，结合多重物理约束能够有效提升SST重构精度，为高精度海表温度重构提供了新的技术途径。
关键词：数据重构;;二维变分;;Argo浮标;;距平分析;;约束条件
基金资助：国家自然科学基金项目(41775165,41775039);; 安徽省高校杰出青年科研项目(2023AH020022)资助~~
