海洋吸收了地球气候系统中超过90%的热量,海洋热状况在全球增暖中有重要指示意义。研究热量在海洋中的吸收和迁移对于理解海洋在气候变化中的作用非常重要。本论文以全球海洋热含量在多年代际尺度上的变化特征及其不确定性评估为主题,利用多种资料刻画了过去几十年中热量在海洋中的吸收速率、分布特征,并利用独立的海表面温度、海表面高度异常以及大气再分析等数据进行验证,发现XBT偏差订正和mapping方案对海洋热含量时空分布特征具有重要的影响。进而分别探讨了二者对海洋热含量估计的不确定度的影响。利用合成剖面的思路评估海洋热含量估计中mapping方案有关的不确定度,并首次定量刻画了历史观测系统对全球以及区域海洋热含量多时间尺度变化的监测能力,揭示了如下事实:(1)全球海洋在过去几十年间存在持续的增暖过程。相较于1983-1998年间,全球增暖减缓阶段全球海洋并没有发生显著的热吸收加速,而是表现出热量在全球多个海盆、不同深度间的重新分配的特征。我们从全球上1500米整体的角度出发,详细对比分析了前人关于海洋中热量的重新分配特征,发现全球增暖减缓时期热量主要存储在印度洋,太平洋的100-300米之间,南大洋和大西洋的300米以下,这些区域的热吸收量级相当,并不存在某一个海盆主导了全球海洋的热吸收。(2)XBT偏差订正方案是估计海洋热含量年际变率和长期趋势的重要不确定度来源。相关的不确定度集中在1966-2000年之间,全球海洋热含量与之相关的不确定度约为9.9ZJ,大部分由太平洋贡献(～75%),主要分布在西边界流和海洋性大陆附近;1985年以前主要来自上300米,1985-2000年间300-700米的不确定度与上层量级相当。(3)利用模式和再分析资料提取合成剖面,对合成剖面进行重构,开展评估海洋热含量估计中mapping过程相关的不确定度研究。利用独立的数据集(SST,SLA以及大气再分析等)发现了不同海洋热含量估计中存在与XBT偏差订正以及mapping方案密切相关的不确定度。为了量化这些不确定度,构建了基于C-GLORS海洋再分析和LICOM高分辨率海洋模式资料的合成剖面数据集。发现不同的mapping方案对海洋热含量变化特征的重构能力差异很大:IAP-mapping方案的重构能力最好,而SGA方案严重低估了海洋热含量的长期趋势和年际变率,WGA方案会显著的高估海洋热含量的时间变率。(4)利用合成剖面数据集评估历史海洋次表层观测系统对海洋热含量监测能力。历史海洋次表层观测系统对海洋热含量变化的监测能力,从年代际到年际再到准年内尺度逐渐降低,且存在随时间演变的特征,总体上随着观测剖面的逐渐丰富,不确定度下降,尤其是Argo计划实施以后。上层2000米的海洋热含量的重构误差从4.0W/m2(1980-2004年)下降到2.5W/m2(2005-2015年)。在垂直方向上,上层700米的重构误差大于700-2000米的结果,但是上层700米的信噪比大于700米以下。在空间上,主要的不确定性来源于西边界流和南极绕极流海域,那里的重构误差大于100W/m2,远大于海气界面的净热通量,说明利用目前的观测资料进行该区域的海洋热收支研究会存在比较大的不确定度。XBT和Argo观测网对监测全球海洋热含量的变化具有重要意义:XBT剖面帮助降低了上层700米30%的重构误差,而Argo观测网的存在使得误差降低了 50%。综上,本文刻画了过去几十年间海洋中热量的时空分布特征和迁移规律,强调了资料间的不确定性对理解物理过程的重要性。通过利用合成剖面评估mapping方案和历史海洋次表层观测系统,建议维持目前的海洋观测系统,并在西边界流和南极绕极流、边缘海和高纬度海域增加观测的必要性。