声学多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimeter，ADV）是海洋流场观测的常用设备，其获取的三维流速的高频观测数据可用来分析海洋中的湍流特征，进而探讨湍流强度、湍动能耗散率等与海洋环境特征的关系。
高维全息谱方法（Holo–Hilbert spectral analysis，HHSA）是黄锷院士最新研发的一种数据分析方法，通过EMD（empirical model decomposition）分解和HHT（Hilbert-Huang transform）变换得到二维或更高维的频谱，用以识别和表征非线性系统中不同频率之间的相互作用。Qiao et al.利用高维全息谱方法开展了波-湍相互作用研究。通过对南海博贺平台ADV观测数据的全息谱分析，发现波浪对高频湍流具有明显的调制作用，该调制作用在波浪波谷处最强，具有显著的锁相特征。进一步分析表明，波浪运动拉伸与压缩涡管过程是波-湍相互作用产生湍流的重要机制。
波-湍信号分离是开展海洋上层ADV观测数据分析处理的常用方法，由于受到波浪的调制作用，波-湍分离一直是相关研究的难点。Bian et al.比较了同步小波变换（Synchrosqueezed Wavelet Transform, SWT）、相干分析（coherence）、协谱分析（cospectra）和EEMD方法（ensemble empirical mode decomposition）在波-湍信号分离中的有效性，发现相干分析高估了雷诺应力量值，而EEMD和SWT方法低估了雷诺应力量值，协谱分析方法分离结果也不理想。相比较而言，SWT方法估算雷诺应力的不确定性最低，在波-湍信号分离中效果最好。
湍动能耗散率是海洋湍流分析中的常用参量，利用ADV观测数据计算湍动能耗散率时，由于仪器观测频率的限制，经常会出现实测速度谱惯性域频段太窄，无法很好地拟合Kolmogorov-5/3次幂律；在海洋上层，波浪的调制作用使得波湍分离变得困难；这两点导致了利用速度谱通过惯性域拟合的方法分析ADV数据，估算湍动能耗散率，所得的结果误差和不确定性较大。Huang et al.利用Butterworth滤波和EMD相结合的方法，滤除多普勒噪声和不合理的高频脉动，从而利用ADV观测数据可以估算速度剪切谱，且滤波后的谱可分辨至湍流耗散域，与经典湍流谱符合良好。利用滤波后的速度剪切谱估算的湍动能耗散率具有更高的确定性。
文章链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4792408/pdf/rsta20150201.pdf
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2017JC013230
https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lom3.10243
参考文献：
Qiao F., Yuan Y., Deng J., Dai D., Song Z., 2016, Wave–turbulence interaction-induced vertical mixing and its effects in ocean and climate models. Phil. Trans. R. Soc. A 374: 20150201. http://dx.-doi.org/10.1098/rsta.2015.0201
Bian, C., Liu, Z., Huang, Y., Zhao, L., Jiang, W., 2018, On estimating turbulent Reynolds stress in wavyaquatic environment. Journal of Geophysical Research: Oceans, 123. https://doi.org/10.1002/2017-JC013230
Huang C., Ma H., Guo J., Dai D., and Qiao F., 2018, Calculation of turbulent dissipation rate with acousticDoppler velocimeter, Limnology and Oceanography: Methods, 16, doi: 10.1002/lom3.10243
