`mld`文档

的mld函数根据温度、盐度和/或潜在密度的剖面计算水柱的混合层深度。

海洋混合层是指海洋中紊流混合、温度和盐度值恒定的混合良好的上层。虽然混合层的概念相对简单，但缺乏一个关于如何具体定义它的一致的定量定义。存在许多算法，从简单的阈值算法到复杂的形状拟合工具，并且有大量的文献讨论每种算法的相对优点。

对于这个特定的工具箱函数，我们选择了适应的算法霍尔特和塔利，2009年．本文详细介绍了一种计算海洋Argo剖面混合层的多算法方法。这些算法包含了最常用的度量标准，因此可以作为该功能的一个很好的起点，该功能还致力于提供多种方法来实现混合层深度。下面的示例详细介绍了这种计算的一些最常见的方法。请始终记住，混合层深度计算不是一种通用的计算，您可能需要试验许多不同的选项，以确定哪一种最适用于您的数据。

请注意，该功能目前包括一些怪招(例如，在某些算法下，盐度剖面与温度和密度剖面的处理方式不同)，这些都是Holte & Talley论文特有的，是为开放海洋、浮子测量剖面量身定制的。这些可能适用于所有数据集，也可能不适用。我们在这里保留它们，以及默认的参数选择，以便与该函数所基于的原始Holte & Talley代码保持一致。

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语法

PMLD = mld(pres, temp) PMLD = mld(pres, temp, salt)、名称、值,…)[pmld mldtbl,甲状旁腺素,h] = mld(…)

描述

PMLD = mld(pres, temp)计算由压力矢量定义的水柱混合层深度对应的压力总统(单位:db)和温度向量临时(℃)。在只计算温度的计算中，压力值仅用作垂直轴，因此可以用深度值(m)代替。

PMLD = mld(pres, temp)计算由压力矢量定义的水柱混合层深度压力总统(单位:db)，温度向量临时(以℃为单位)，盐度向量盐．注意，在这种情况下，压力值将用于计算潜在密度，因此用户应谨慎使用深度值(单位为m)来代替压力。

PMLD = mld(…，Name, Value, ...)允许用户通过下一节列出的“名称-值”参数修改算法参数。

[pmld, mldtbl, pth, h] = mld(…)返回关于所使用的内部算法的附加信息。的mldtbl如果指定了“最佳”算法，则表中保存了所有混合层深度压力候选值。的甲状旁腺素Value返回使用“最佳”算法时所使用的算法路径;这主要是为了调试目的，并被设计用于匹配原始Holte&Talley 2009补充在线代码中的analysis_t, analysis_s和analysis_d变量(注意，此代码与在线补充不相同，但在大多数情况下复制相同的路径)。最后，如果指定了绘图输入选项，图形句柄将在句柄结构中返回h．

名称-值对参数

度规“阈值”，“梯度”，“健康”，极值的，“地下”，“最佳”(默认)

这个函数允许使用6种不同的方法来定义混合层深度:

阈值:混合层深度为第一深度，从参考深度向下测量，其中剖面值与参考深度值相差超过阈值。只适用于温度和密度剖面。
梯度:第一深度，从参考深度向下测量，其中剖面梯度超过指定的阈值。如果梯度从未超过阈值，则使用绝对梯度最高的深度。对于盐度剖面，只需寻找最大梯度。
适合:一条线适合于轮廓线的顶部，垂直部分和最高梯度，水平部分。混合层深度设置为这些线相交处的压力，如果它们不相交则为0。
极值:极值压力。温度得到最大值，盐度和密度得到最小值。请注意，虽然这些值可能适用于大多数海洋剖面，但在某些情况下(例如，以盐度为主的冰下环境中的温度反演)，这种简单的度量方法肯定会失效。
地下:这种方法试图发现混合层底部的地下异常，这是表面冷却和混合事件的结果。这些剖面的特征是温度梯度最大值接近温度最大值(或盐度最小值)。如果找到，mld值反映两个值中较浅的一个;如果未找到，则将其设置为0。只适用于温度和盐度剖面。
“最佳”:所有适用的潜在mld值都是从上述选项中计算出来的，并使用Holte & Talley 2009算法来选择给定剖面的最佳估计值。

refpres数值标量，默认= 10

参考压力(db)。计算是基于剖面向下的这一点;以上几点被忽略，目的是消除任何在地表的日加热伪影。

tthresh数值标量，默认= 0.2

用于温度阈值计算的阈值(℃)

tgradthresh数值标量，默认= 0.005

用于计算温度梯度的阈值(℃m^-1)

dthresh数值标量，default = 0.03

用于密度阈值计算的阈值(kg m^-3)

dgradthresh数值标量，默认= 0.0005

密度梯度计算的阈值(kg m^-4)

errortol数值标量，默认= 1e-10

在拟合算法中，用于选择在曲面垂直线中包含哪些点的容错。截止点设置为拟合的标准化平方和误差小于此公差的最深点。

范围数值标量，默认= 25

choice -the-best算法中用于识别mld值聚类的range参数，即Holte & Talley, 2009, section 3b中的r。(db)

deltad数值标量，默认= 100

井下温度[盐度]计算中最大[最小]值与梯度之间允许的最大距离。(db)

tcutoffu数值标量，默认= 0.5

在选择最佳算法中将温度剖面划分为类冬季时的温度变化截止上限。(摄氏度)

tcutoffl数值标量，默认= -0.25

在择优算法中将温度剖面划分为类冬季时的温度变化截止值较低。(摄氏度)

dcutoff数值标量，默认= -0.06

在择优算法中，势密度变化截断点以上的剖面被归类为冬季样剖面。(公斤米^ 3)

情节逻辑标量，default = False

为True，创建带有配置文件、混合层深度点和一些参考细节的图形。

tblformat“表”(默认),“数组”

的mldtbl输出由一个3 x 5的数组组成，行对应5种算法(不包括最佳算法)，列分别对应温度、盐度和密度。默认的表格式是自描述的，因为列和行都有明确的标记，但是创建表数组会增加函数执行的大量时间;如果多次调用此函数，建议使用数组输出。(注意，如果这个函数被调用时只有一个输出，那么这就无关紧要了)。

例1:阈值法

阈值定义是迄今为止最常用的混合层深度度量标准，它是几个全球混合层深度产品的基础，如Monterey和Levitus(1997)以及de Boyer Montegut等人(2004)。s manbetx 845

为了复制这种类型的计算，我们从Argo浮子的示例数据开始。我们使用样函数将34个概要文件转换为样条图并设置颜色映射cmocean．

负载(“example_argo.mat”）;nprof = length(A.date);Ax (1) = subplot(3,1,1);横断面(A。日期，A.PRES, A.TEMP，“markersize”2);持有在；Cb (1) = colorbar(“eastoutside”）;ylabel (cb (1),“温度”）;datetick;cmocean (“热”）;Ax (2) = subplot(3,1,2);横断面(A。日期，A.PRES, A.PSAL，“markersize”2);持有在；Cb (2) = colorbar(“eastoutside”）;ylabel (cb (2),盐度的）;datetick;cmocean (“haline”）;Ax (3) = subplot(3,1,3);横断面(A。A.PRES, A.pden，“markersize”2);持有在；Cb (3) = colorbar(“eastoutside”）;ylabel (cb (3),“密度”）;datetick;cmocean (“密集”）;集(ax,“YLim”， [0 500]);集(ax (3),“爬”， [25 30]);

Monterey和Levitus(1997)使用的温度阈值为0.5℃，密度阈值为0.125 kg/m^3。这是MLD计算的典型默认选择。

PMLD = 0 (nprof,3);为x = 1:nprof pmld(x，:) = mld(A。PRES{ix}， A.TEMP{ix}， A.PSAL{ix}，“指标”，“阈值”，.．.“tthresh”, 0.05,“dthresh”, 0.125);结束plot(ax(1)， A.date, pmld(:，1)，“b”）;plot(ax(3)， A.date, pmld(:，3)，“r”）;

de Boyer Montegut等人(2004)认为Monterey和Levitus(1997)阈值适用于网格化和平均剖面，但不太适合直接剖面测量。相反，他们使用的温度和密度阈值分别为0.2℃和0.03 kg/m^3。让我们看看这与之前对这组配置文件的估计相比如何:

PMLD = 0 (nprof,3);为x = 1:nprof pmld(x，:) = mld(A。PRES{ix}， A.TEMP{ix}， A.PSAL{ix}，“指标”，“阈值”，.．.“tthresh”, 0.02,“dthresh”, 0.03);结束plot(ax(1)， A.date, pmld(:，1)，“——b”）;plot(ax(3)， A.date, pmld(:，3)，“——r”）;

例2:拟合方法

Holte & Talley, 2009年的拟合方法通常在识别深冬混合层深度方面更为稳健，并且可以应用于所有三种剖面类型。这个函数的工作原理是将两条线贴合到剖面上，一条近垂直的线表示剖面的混合部分，一条对角线表示混合层底部的过渡部分。请注意，这是五个指标中最耗时的选项。

PMLD = 0 (nprof,3);为x = 1:nprof pmld(x，:) = mld(A。PRES{ix}， A.TEMP{ix}， A.PSAL{ix}，“指标”，“健康”）;结束plot(ax(1)， A.date, pmld(:，1)，“b”）;plot(ax(2)， A.date, pmld(:，2)，“:r”）;plot(ax(3)， A.date, pmld(:，3)，“:r”）;

例3:替代方法

此函数中给出的其余MLD计算方法不太常见，并且大部分用于处理简单的阈值计算无法确定所需MLD值的情况。关于这些算法的详细描述，以及它们开发背后的动机，请参阅Holte & Talley, 2009年的论文全文。

此函数包含的自动绘图提供了可能性的快速总结。在该图中，T =温度，S =盐度，D =密度(sigma-theta)， P =压力。虚线对应于拟合方法最佳拟合线，实线是最终的“最佳”MLD。所有这些候选MLD值都可以在mldtbl输出:

[pmld, mldtbl, pth, h] = mld(A;Pres {22}， a.temp {22}， a.psal {22}，“阴谋”,真正的);

mldtbl

mldtbl = 3×5表阈值梯度拟合极值地下_________ ________ ______ _______ __________温度85.875 81 100.18 45 9盐NaN 99 83 45 45 pens 15.885 15 94.6 9 NaN

最合适的算法根据给定水团的性质而变化。请记住，“最佳”方法是专门为Argo浮子剖面设计的(主要在南大洋剖面上测试);我们将其作为默认值仅仅是因为该函数的历史(旨在模仿Holte & Talley, 2009补充代码，但具有更大的灵活性)。

参考文献

de Boyer Montégut C, Madec G, Fischer AS, Lazar A, Iudicone D(2004)全球海洋混合层深度:剖面数据和基于剖面的气候学的检查。地球物理学报C海洋109:1-20

李志强，李志强(2009)一种应用于argo数据和亚南极模式水形成的混合层深度的新算法。大气海洋技术26:1920-1939jtecho543.1 doi: 10.1175/2009

蒙特利，G.和莱维图斯，S.， 1997:世界海洋混合层深度的季节变化。NOAA Atlas NESDIS 14，美国州长印刷办公室，华盛顿州。华盛顿特区，第96页。

作者信息

此函数和支持文档由万博1manbetx凯利·a·科尔尼查看Matlab气候数据工具箱，2019年。

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