“黑珍珠”波浪滑翔器完成日本沿岸黑潮主軸氣象水文觀測

2018年12月22日至2019年1月30日，依據青島海洋科學與技術試點國家實驗室“問海計劃”項目要求對“黑珍珠”波浪滑翔器進行規范化海試應用�！昂谡渲椤辈ɡ嘶�翔器團隊自主研發的“黑珍珠”波浪滑翔器在中國東海海域至日本以東沿海的黑潮主軸流系進行了氣象水文要素的長期大范圍走航式實時觀測。

此次海試波浪滑翔器航行軌跡如圖1所示，起始位置為（123.4131°E，30.19441°N），結束位置為（138.9044°E，33.77637°N）。如圖2所示，累計航程的變化趨勢大致可以分為兩段，其中12月22日至1月13日22天時間的累計航程達到總航程的1/3，航行速度明顯小于1月13日至1月30日17天的航行速度。

圖1 海試全程航跡圖

圖2 海試全程累計航程圖

圖3是海試全程水溫、氣溫、氣壓的過程曲線，即水溫、氣溫、氣壓隨時間的變化曲線�；�翔器測得水溫為海表面以下20-40cm處的水體溫度，測量結果顯示，海試全程水溫在16-24℃之間波動，由于滑翔器的觀測方法為拉格朗日方法，這種波動主要體現的是晝夜溫度的變化和天氣因素的影響；從水溫數值、觀測時間、觀測海域來看，觀測海域位于臺灣以東外海，觀測海域西側為黑潮流經區，觀測時間為12月至1月，16-24℃海表溫度是合理的。

圖4為海試全程水溫空間散點圖，考慮晝夜變化之后，整個觀測海域的水溫較為一致�？傮w來看，水溫數據是基本可信的。

圖3 海試全程水溫、氣溫、氣壓過程曲線

圖4 海試全程水溫空間散點圖

在驗證比較過程中，我們對海表溫度所用的匹配窗口為空間上5 km，時間為1天；對風場數據，空間上匹配為25 km，時間為1天。圖5顯示了2019年1月30日衛星海表溫度產品與波浪滑翔器的位置圖�？梢钥闯�，波浪滑翔器基本沿著黑潮的北邊界航行。

圖5. 2019年1月30日OSTIA衛星融合海表溫度產品,背景色為海表溫度（單位：℃）。黑色圓圈為波浪滑翔器軌跡。

圖6為波浪滑翔器測得SST與OSTIA SST的比較。兩者趨勢相近，線性相關系數可達0.90，線性函數為. 在溫度18-22 之間，兩者大小相近，偏差較小。而在溫度低于18 時，衛星海表溫度高于波浪滑翔器所測得溫度，在高于22時，衛星海表溫度較低于波浪滑翔器所測得的溫度。這可能與兩者所測得深度以及衛星產品本身對海洋的中小尺度過程測量具有的不確定性導致。

圖6 波浪滑翔器獲得的日平均SST與融合衛星遙感產品OSTIA SST散點圖。黑色實線為y=x.

圖7為波浪滑翔器所測得的實際風速與Windsat 反演的風速比較。我們扣除了波浪滑翔器航行速度帶來的風場偏差，處理方法與船上攜帶自動氣象站一致。風速大小也基本滿足線性關系，只是大部分情況下Windsat反演的風速比波浪滑翔器所測得風速值更大。因為現實中風場變化頻率較高，Windsat反演的日平均風場會有較大誤差。

圖7 波浪滑翔器所獲得的風速和Windsat風速大小散點圖