[發(fā)明專利]一種南海深海盆中尺度渦預(yù)報(bào)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710919488.1
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107748926B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝玲玲;鄭全安;雷桂斌
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東海洋大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/15
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本發(fā)明涉及一種洋流的預(yù)報(bào)方法，更具體地，涉及一種南海深海盆中尺度渦預(yù)報(bào)方法。本發(fā)明利用等深的矩形海盆模擬了南海深海盆，利用羅斯貝標(biāo)準(zhǔn)模理論，得到不同模態(tài)的時(shí)空分布函數(shù)及模態(tài)的傳播動力參數(shù)；利用傅立葉變化，得到海表高度時(shí)間變化主周期，進(jìn)而確定主要模態(tài)數(shù)；由主模態(tài)數(shù)和模態(tài)函數(shù)，預(yù)測氣漩渦和反氣漩渦海面高度的二維空間分布和時(shí)間演變。本發(fā)明運(yùn)算簡單有效，可以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)全海盆的中尺度渦群體分布特征以及中尺度渦的移動和演化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種渦的預(yù)報(bào)方法，更具體地，涉及一種南海深海盆中尺度渦預(yù)報(bào)方法。

背景技術(shù)

南海是中尺度渦的高發(fā)和頻發(fā)海域，中尺度渦對南海動力過程及氣候環(huán)境變化具有重要作用。認(rèn)識中尺度渦生成演變機(jī)制，構(gòu)建中尺度渦預(yù)報(bào)預(yù)測方法對探究南海海洋過程和開發(fā)利用海洋資源具有重要意義。關(guān)于南海中尺度渦前人多作為單體現(xiàn)象處理，認(rèn)為中尺度渦形成與局地不穩(wěn)定海洋過程或大氣強(qiáng)迫有關(guān)，這種個(gè)體研究不利于對南海海盆多發(fā)中尺度渦的預(yù)報(bào)預(yù)測。2014年首先提出的封閉水體的駐波模型，解釋了南海深海盆中尺度渦的二維波圖形。他們利用衛(wèi)星高度計(jì)的海表高度異常圖，證明了模態(tài)的存在，并且得到了與觀測結(jié)果一致的模態(tài)的波長。但是，他們利用的理論沒有考慮地球的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和海洋的層化。因此，他們不能很好的解釋渦分布圖的復(fù)雜性和變化的多樣性。同時(shí)，現(xiàn)有的預(yù)報(bào)模式存在缺陷與不足，預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際情況相差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種南海深海盆中尺度渦預(yù)報(bào)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種南海深海盆中尺度渦預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟：

S1:根據(jù)海盆的地理地形特征，選定適合海盆的模型函數(shù)，考慮地球自轉(zhuǎn)和海水層化效應(yīng)，外界能量擾動后，矩形平底海盆中隨時(shí)間變化的三維流函數(shù)為：

其中，

S2：根據(jù)研究海盆實(shí)際特征，確定模型函數(shù)中的L，I，β，R參數(shù)。選取南海深海盆總代矩形區(qū)域，范圍為11°N-19°N,110°E-120°E，由此確定L＝ 1100km，l＝880km，中心緯度15°N，β＝2.2*10^-11rad/s/m。垂直向上方向，南海深海盆存在很強(qiáng)的、季節(jié)性變化；由溫鹽觀測計(jì)算確定正壓和斜壓羅斯貝變形半徑，正壓R0取為4000km，一階斜壓變形半徑R1取為60km。

S3：將步驟S2確定的參數(shù)帶入步驟S1的模型函數(shù)，給定模態(tài)數(shù)m和n，計(jì)算得出mn模的二維海平面分布圖及相應(yīng)的正壓/斜壓羅斯貝標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)的頻率、周期、波長和傳播速度。

S4：對比海面高度時(shí)空變化的主周期/波長與正壓/斜壓羅斯貝標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)的周期/波長，確定主模態(tài)，利用海盆內(nèi)海面高度時(shí)空變化序列的歷史資料進(jìn)行傅立葉頻譜分析，找出能量峰值對應(yīng)的主周期和主波長，對比此參量與正壓/斜壓羅斯貝標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)主參數(shù)，確定海盆的主要的羅斯貝模態(tài)。

S5：對比海面高度的二維空間分布，確定步驟S4中主模態(tài)的振幅，對二維海面高度空間分布的時(shí)間序列的歷史資料進(jìn)行時(shí)空通濾波，由主模態(tài)作為基函數(shù)，通過最小二乘法，計(jì)算各主模態(tài)的振幅。

S6：加和主模態(tài)，得到復(fù)合的海面高度變化預(yù)報(bào)函數(shù)。給定未來時(shí)刻，計(jì)算得到海面高度分布，由分布圖上的閉合等值線，預(yù)報(bào)得到中尺度渦及相關(guān)動力學(xué)參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用了考慮旋轉(zhuǎn)和層結(jié)的羅斯布標(biāo)準(zhǔn)模理論，得到了二維交替分布的氣旋和反氣旋渦的海表高度圖及其復(fù)雜時(shí)間演化規(guī)律，同時(shí)得到渦旋運(yùn)動的動力學(xué)參數(shù)；本發(fā)明運(yùn)算簡單有效，可以預(yù)報(bào)全海盆的中尺度渦群體分布特征，同時(shí)可以預(yù)報(bào)中尺度渦的移動和演化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明 一種南海深海盆中尺度渦預(yù)報(bào)方法流程圖；

圖2為南海海盆地形圖；