觀測波浪不見的必須在海面上

自西元2000年以來，被大型國際計畫所支持的Argo floats廣泛且定期地觀測世界各地海洋中的垂直溫度和鹽度構造。其原理是透過改變浮力來進行垂直移動，並於移動過程中載具上的CTD將蒐集資料，然而在短時間尺度的物理海洋研究裡，無論是在空間或是時間上，我們往往需要更高解析度的海洋物理資料。除了如同Argo float可量測溫度和鹽度，EM-APEX floats(電磁垂直剖面探測浮標; 左圖)也可量測因為海水運動所造成的電磁場擾動。傳統的資料處理上會將得到的電磁場擾動數據分析，並得出海流的流速和流向資料。
 
許哲源助理教授近日發表一篇文章有關如何使用EM-APEX floats來量測海表面波(surface gravity waves)的技術。儘管海表面波是在海氣交界面上的重力波現象，但其所造成的流場速度會以指數遞減地方式向下延伸。雖然float本身會量測到海洋內部的海表面波訊號，但過往的資料處理方式僅將此波動資料當成雜訊。在新提出的方法中重新解析float的觀測資料，進而得到海表面波的二維分布(右圖)，即可同時解析出複雜中的海表面波構成中，最主要的波動所在的頻率(沿逕向方向增加)及其所傳往的方向(角度)。以下右圖為例，此海表面波構成中，由頻率0.08 Hz且傳往西方的波動所主宰。透過新的研究方法，未來將可同時蒐集到海洋上的溫度、鹽度、海水流速和海表面波性質。這將有助於我們了解海氣交互作用中，大氣的風場是如何改變海面波動的環境(與粗糙度相關)，進而影響上層海洋的物理結構。

Hsu, J.-Y., 2021. Observing Surface Wave Directional Spectra under Typhoon Megi (2010) using Subsurface EM-APEX Floats. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 38, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-20-0210.1
 
原文轉載自【國立臺灣大學海洋研究所網頁】
http://www.oc.ntu.edu.tw/?p=22177