研究概要：海洋多尺度相互作用是物理海洋学的重大前沿，多尺度运动分解是揭示多尺度相互作用机理与量化跨尺度能量传递的关键。目前学界通常采用的多尺度运动分解方法本质上均基于时间或空间尺度分离，因此无法准确分离时空间尺度相似、但动力属性迥异的不同运动过程，这严重制约了海洋多尺度相互作用理论的发展。该研究开展了系统性探索：前期，针对基于高分辨数值模拟数据的多尺度相互作用机理研究与次网格过程参数化发展需要，提出了连续时间物理场中非平衡运动（包括正压潮、内波）与平衡运动（包括大尺度环流、中尺度涡、亚中尺度过程）的动力分解理论与方法，并由此导出了两类运动的控制方程。针对可分辨亚中尺度的SWOT卫星数据定量化科学应用的需要，参照数值天气预报中的初始化问题，通过额外引进海表面流速数据，利用内波不携带位势涡度异常这一地球物理流体力学基本性质，建立了由海面高度场中分离出非平衡运动与平衡运动的方法；基于高分辨率数值模拟与实际海洋观测数据（SWOT海表面高度与高频地波雷达海表面流速；图2）的方法检验证实了该分离方法的有效性和实用性。该系列工作为海洋多尺度相互作用机理研究与SWOT卫星数据的科学应用奠定了重要的理论与方法学基础。目前，相关代码已公开。
MITgcm LLC4320数据的非平衡-平衡运动分离
SWOT/高频地波雷达数据的非平衡-平衡运动分离
核心PI
刘志宇 |
厦门大学
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1、Revealing multi-scale variabilities of the Arctic Ocean through high-resolution remote sensing and numerical simulations, National Key R&D Program of China, CNY400k, 2023.12-2025.11, PI (Foreign PI: Dr Chunxue Yang, CNR-ISMAR, Italy)；
2、Marine nitrogen cycle and global change, NSFC Innovative Research Group Program, CNY10.5m, 2018.01–2023.12, Co-PI (PI: Prof. Shuh-Ji Kao, XMU)；
3、An investigation of meso- to small-scale processes in the western Pacific Ocean: Scale interactions and energy cascades, NSFC Major Program, CNY2.53m, 2019.01–2022.12, PI (Collaborators: Dr Hongyang Lin, Dr Zhiwu Chen, Dr Qiang Deng, Prof. Robin Robertson, Dr Xiaolin Bai)；
4、Ocean Mixing, NSFC Excellent Young Scientists Fund, CNY1.5m, 2017.01–2019.12, PI；
5、An investigation of the submesoscale dynamics of the upper mixed layer, NSFC General Fund, CNY920k, 2015.01–2018.12, PI (Key Collaborator: Dr Zhenhua Lin, IOCAS/HIT-Weihai)；
文章信息：
上述研究成果发表于国际权威期刊《ournal of Advances in Modeling Earth Systems》、《ournal of Physical Oceanography》、《Ocean Modelling》等。厦门大学物理海洋学专业2022届博士毕业生王传印（现为南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）副研究员）为文章第一作者，厦门大学刘志宇教授为文章通讯作者。该系列研究得到科技部重点研发项目（2023YFE0126700, 2023YFF0805502）、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）自主科研项目（SML2022SP401, 2023SP207）、国家自然科学基金项目（92258301, 42406021, 42076013）以及福建省自然科学基金项目（2021J02005, 2021J01024）等的联合资助。
论文发表：
Wang C., Liu Z.*, and Lin H. (2023a), On dynamical decomposition of multiscale oceanic motions, Journal of Advances in Modeling Earth Systems.
Wang C., Liu Z.*, and Lin H. (2023b), A simple approach for disentangling vortical and wavy motions of oceanic flows, Journal of Physical Oceanography.
Wang, C., Liu, Z. *, Lin, H., Rocha, C., Yang, Q., Chen, D., & Gong, J. (2025a). Disentangling wavy and vortical motions in concurrent snapshots of the sea surface height and velocity, Ocean Modelling
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