[發明專利]基于管道通信的大氣-海浪耦合系統及其運行方法

在審

• 申請號: 201710890169.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN109558612A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 梁新;卓海峰
• 申請（專利權）人: 中電科海洋信息技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 陳姍姍

1.一種基于管道通信的大氣-海浪耦合系統，其特征在于：大氣模式為WRFV3，海浪模式為WW3，WW3模式只與WRFV3模式的表面層模塊進行數據交換；WRFV3模式通過海面10m風場來驅動WW3模式，且WRFV3模式提供大氣底層的環境變量，以確定海面的波浪狀態波齡、海面飛沫熱量和水汽通量；WW3模式模擬海面的波浪狀態，將海面的波浪狀態波齡參數反饋給WRFV3模式；WRFV3模式與WW3模式之間通過耦合模塊實現雙向同步耦合，采用Linux系統下IPC技術中的管道通信來構建耦合模塊，該耦合模塊中包括兩對管道，一對管道用于執行從WRFV3模式到WW3模式的讀操作和寫操作，另一對管道用于執行從WW3模式到WRFV3模式的讀操作和寫操作。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述大氣底層的環境變量包括海面摩擦風速、Obukhov長度、氣溫、氣壓和比濕。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述管道采用無名管道。

4.一種基于管道通信的大氣-海浪耦合系統的運行方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)WRFV3模式進行初始化，然后積分計算一個交換時間步長；將同一個模式兩次接收數據或兩次傳遞數據的時間間隔定義為交換時間步長；

(2)在WRFV3模式的第一個交換時次，WRFV3模式輸出海面10m風場、模式網絡經緯度和網格點上的海陸標識到三個指定文件，并將相應的交換序號通過管道傳遞給WW3模式，作為驅動WW3模式的初始場；

(3)WW3模式通過管道讀取交換序號后，從步驟(2)所述的三個指定文件中讀入相應物理量，再對風場數據進行插值，使之與WW3模式網格分辨率相適應，然后積分計算一個交換時間步長；當到達WW3模式交換時次，WW3模式將charnock參數進行插值，使之與WRFV3模式網格分辨率相適應，再輸出到指定文件，并將相應的交換序號通過管道傳遞給WRFV3模式；

(4)WRFV3模式從管道讀取交換序號后，從指定文件中讀入charnock參數，并帶入邊界層方案中的粗糙度計算方案，然后模式正常積分；當到達WRFV3模式的第二個交換時次，WRFV3模式輸出海面10m風場到指定文件，并將相應的交換序號通過管道傳遞給WW3模式；返回步驟(3)；

(5)反復循環步驟(3)、(4)，直至積分結束，即實現兩個模式的雙向同步耦合。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：在運行過程中引入飛沫效應與耦合參數控制表，用于控制是否考慮飛沫效應、是否耦合以及采用的海表粗糙度參數化方案的類型。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述海表粗糙度參數化方案包括Smth92、SCOR01和Makin05。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：當考慮飛沫效應，采用Andreas飛沫效應參數化方案。

8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，對WRFV3模式進行nudging初始化，在初始化時，僅由WRF模式給WW3模式提供驅動風場，使得WW3模式達到理想狀態，而WW3模式不反饋數據給WRFV3模式。

9.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟(3)中，將風場數據在水點上進行Cressman插值；將charnock參數在水點上進行Cressman插值。