[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

本申請公開了一種基于管道通信的大氣?海浪耦合系統。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風場驅動WW3模式，WRFV3模式提供大氣底層的環境變量；WW3模式模擬海面的波浪狀態，將波齡參數反饋給WRFV3模式。利用Linux操作系統的IPC技術中的管道通信，將中尺度大氣模式WRFV3與第三代海浪模式WW3進行雙向耦合。根據本申請實施例的技術方案，系統同時體現了動力耦合過程和熱力耦合過程，提高了耦合模式的模擬效果，具有更好的可移植性和可擴展性，有效改善了中尺度大氣模式對臺風路徑和強度的預報水平。本申請還公開了一種基于管道通信的大氣?海浪耦合系統的運行方法。

技術領域

本發明屬于氣象預測技術領域，具體涉及一種大氣-海浪耦合系統，尤其涉及一種基于管道通信的大氣-海浪耦合系統及其運行方法。

背景技術

我國是一個海洋大國，擁有300多萬平方公里的海洋國土。熱帶氣旋(TC)是發生在熱帶海洋上的強氣旋性渦旋。我國位于太平洋西岸，是世界上受熱帶氣旋影響最為嚴重的國家之一。大氣和海洋是全球氣候和天氣系統不可分割的重要組成部分，它們通過海-氣界面的動量、熱量及物質交換互相影響。大氣通過風應力來驅動海洋，是海洋環流以及海浪的重要能量來源；而海洋又通過感熱、潛熱及水汽交換等影響著海上天氣系統的發展和演變。因此，綜合考慮大氣-海浪的相互作用及海氣界面上的各種交換過程和物理機制是研究海上天氣系統演變的必由之路。

美國的海軍研究試驗所(NRL)自1994年開始發展建立的三維海氣耦合中尺度預報系統(COAMPS)。1995年，美國JAMES D.Doyle 等利用美國海軍COAMPS(Coupled OceanAtmospheric Mesoscale Prediction System)系統與第三代海浪模式WAM進行耦合，研究海表粗糙度對氣旋影響。

Lars等(1998)利用一個海氣耦合模式研究了海洋對熱帶氣旋強度的影響，耦合模式中的大氣模式分量是Emanuel的軸對稱的颶風模式，滿足梯度風平衡和靜力平衡，海洋模式分量是Cooper和Thompson的四層海洋模式。1999年美國NCAR研究中心Jordan G.Powers等，中尺度大氣模式MM5與區域海洋模式POM及海浪模式GDM(GLERL-Donelan Wave Model)進行耦合在伊利湖流域進行試驗，研究大氣對海表粗糙度的敏感性。同年，美國NOAA壞境研究中心Bao等，利用MM5、CUPOM及WAM耦合模式，模擬了墨西哥灣的一次強颶風過程。

Tenerelli等(2001)將MM5和第三代海浪模式WAVEWATCH進行耦合，模擬了發生在1999年11月巴哈馬群島的Floyd颶風過程。Yaocun Zhang and Perrie(2002)將NCAR的區域氣候模式RegCM與海浪模式WAM進行耦合，由NCEP再分析資料作為模式邊界驅動模式運行，用于模擬天氣學上的風暴。Pat Fitzpayrick等(2002)將COAMPS系統與第三代海浪模式WAVEWATCH耦合并用于研究Gordon颶風。

William Perrie與中山大學的Z.Long等(2002)合作分別利用MC2與WW3耦合模式、CRCM與POM耦合模式研究了美國西海岸飛沫效應及海表溫度對氣旋的影響。Joseph.E.Tenerelli等(2003)將MM5和第三代海浪模式WWATCH進行耦合，模擬了發生在1999年11月的Floyd颶風。Xuejuan Ren等(2004)利用包含中尺度模式MC2和區域海洋模式POM的耦合模式研究了北大西洋風暴的中緯度海氣耦合動力學機制。德國Ralf Weisse和西班牙Enrique F.Alvarez等(2001)聯合開發了歐洲大氣-海浪-海洋耦合模式ECAWOM。關皓(2006)利用管道通信技術將大氣模式MM5(V3)及第三代海浪模式WWATCH進行雙向耦合。