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热带西太平洋是全球气候变化研究的热点区域之一。由于该海域复杂的海洋动力过程和稀缺的观测数据,前人的研究成果大多基于物理空间的定性描述。本文利用一种新的流函数空间投影方法对两个关键海区——北赤道流海域和赤道西太平洋海域分别进行水文诊断研究。在北赤道流海域的水团辨识和营养盐垂向结构等方面取得了一些新的认识。通过分析TRITON潜标资料和Argo数据深入研究了赤道西太平洋海区的垂向水文结构及年周期罗斯贝波的传播特征,并进一步发展了适用于赤道海区的地转经验模态(GEM)方法。论文主要结果如下:利用2000-2012年的137°E断面资料研究了北赤道流海域温度,盐度,溶解氧及三种营养盐的流函数空间分布特征。结果表明GEM方法能够捕获温跃层附近超过80%的水文变化。提出一种基于盐度垂直梯度的水团边界定义,以此分析了北太平洋热带水和中层水的结构特征。发现对于所有水文变量GEM误差场均在NPIW上半部分存在次表层舌状结构,并讨论了其可能的物理机制。首次应用GEM方法分析了营养盐的垂向分布特征,发现氮磷反应率比在营养盐最大值层1250 m处存在跃变。另外GEM场能够反演北赤道潜流(NEUC)的三核结构的事实表明NEUC是一种长期稳定存在的中尺度以上的密度流。利用2000-2013年的TRITON潜标观测数据探究了GEM方法在赤道西太平洋海域的适用性。温盐信号的振幅和位相均随深度变化,表明该海域不存在稳定的垂向拟序结构。这使得GEM方法无法有效捕获赤道西太平洋的深层温盐信号。通过构建参量为SSH,压力和月份的赤道GEM场(E-GEM),显著改进了传统GEM方法的次表层水文反演效果,将温跃层附近温度的反演误差减小了20%,并且能够抓住深海超过50%的温度变化。基于最近的Argo格点资料对赤道年周期罗斯贝波的三维结构进行了诊断研究,发现年周期罗斯贝波的传播存在赤道方向的偏移现象。滞后相关分析结果进一步表明赤道东太平洋的下温跃层季节信号能够经由年周期罗斯贝波向下向西南传播到赤道西太平洋。