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风浪由风驱动,在风暴中威力最强,但对海岸线的最大威胁往往并非风暴本身,而是能将波能带至风暴范围之外的长涌浪。这些长波横跨大洋传播,其特性(如波周期,即波峰间隔时间)能反映风暴的规模与强度。例如,20秒的波周期意味着每20秒就有一个大浪抵达。
为深入研究风暴浪与海洋涌浪,欧洲航天局(ESA)气候变化倡议(CCI)资助的一支研究团队,将法美联合发射的较新SWOT卫星数据,与CCI海态项目长达数十年(可追溯至1991年)的记录相结合。该记录整合了SARAL、Jason-3、哥白尼哨兵3A/3B、哥白尼哨兵6迈克尔·弗赖里奇、CryoSat及CFOSAT等卫星的数据。
该团队由法国物理与空间海洋学实验室的法布里斯·阿尔迪万(Fabrice Ardhuin)领导,不仅证实了2023至2024年风暴的异常性,还聚焦于偏远海域涌浪的规模,并测量了风暴浪在演变为涌浪前的特性。团队分析了SWOT卫星于2024年12月21日(风暴埃迪峰值期)采集的数据——风暴埃迪是过去十年平均浪高最大的风暴,此次观测在开阔大洋中测得近20米的新浪高纪录。
除测量浪高外,团队还成功追踪到风暴涌浪在2024年12月21日至2025年1月6日期间,横跨2.4万公里大洋的传播路径——从北太平洋经德雷克海峡直达热带大西洋。团队的新发现近期发表于《美国科学院院刊》(PNAS),这是首次直接通过观测验证极端条件下的数值浪模型,修正了现有波能计算结果。
CCI海态项目数据集的模型输出与卫星测量高度相关——这可通过对比不同任务的输出,以及利用SWOT图像估算波周期得到验证。随着气候模式变化,这些信息有助于保护沿海社区与海洋基础设施。
长期以来,科学家认为超长海洋波在跨洋盆传播时携带大量能量,但新发现表明,这类波的能量含量一直被系统性高估。这意味着,实际有比预期更多的能量集中在主导风暴浪中,而非分布在最长波中。
模型显示,过去34年最高浪高出现于2014年1月——当时大西洋飓风赫拉克勒斯产生23米浪高,从摩洛哥到爱尔兰造成严重破坏。阿尔迪万博士表示:“我们下一步将把发现与气候变化关联起来,通过建模验证。目前我们已能追踪风暴强度的长期趋势。气候变化可能是驱动因素,但并非唯一因素...
SWOT卫星结合传统雷达测高与宽幅成像技术,可测量涌浪高度、长度与方向。这些测量能精确定位浪源,捕捉低至3厘米的涌浪,还能揭示长达1400米的波长(其他卫星传感器常遗漏此类波长)。该波长范围已应用于欧空局研发卫星的观测数据。
跨波长的完整能量视图显示,超长涌浪携带的能量比假设的少,而更多能量集中在主导峰值浪中。尽管这些浪仍具破坏性,但如今对其真实能量动态有了更清晰的认识——就像拳击手并非打出多记弱拳,而是将力量集中在少数重拳上。
研究中使用了哥白尼哨兵6任务的数据。该任务包含两颗相同卫星:首颗“哥白尼哨兵6迈克尔·弗赖里奇”于2020年11月21日发射,第二颗“哥白尼哨兵6B”预计数周内发射。尽管该任务是当前追踪海平面上升的参考任务,但也为实用“业务化”应用提供数据——例如,测量有效浪高与风速,这些数据用于近实时海洋预报。
利用SWOT任务测量最大海洋浪高

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