[發明專利]一種海流感生磁場計算方法及系統

有效

• 申請號: 202110429435.8
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113094915B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張建利;姜兆霞;李三忠;賈東寧
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發明涉及一種海流感生磁場計算方法及系統，方法包括：將海洋劃分為多個海流層；獲取各所述海流層的海水物理屬性和地磁場參數；海水物理屬性包括有海流寬度；根據所述海水物理屬性計算各所述海流層的電導率，并根據所述海水物理屬性、所述地磁場參數和所述電導率計算各所述海流層的海流感應磁場；根據所有海流層的海水物理屬性和所有海流層的電導率構建分層海流物理模型，并根據所述分層海流物理模型和各所述海流層的海流感應磁場計算各所述海流層的海流感生綜合磁場。本發明針對任一所述海流層，根據海水物理屬性計算電導率；本發明將海水電導率變化和海流寬度作為獨立變量考慮在內，從而計算海流感生綜合磁場，使得計算結果精確可靠。

技術領域

本發明涉及海洋監測技術領域，特別是涉及一種海流感生磁場計算方法及系統。

背景技術

對海流感生磁場的研究起于上世紀50年代。Longuet-Higgins et al.(1954年)、Sanford(1971年)、Robinson(1976年)、Chave and Luther(1990年)、Larsen(1992年)等在理論上推導出海流中任意兩點間電勢差的表達式，及海洋中海流產生電場的分布，其適用的模型是大尺度緩慢變化的海流，周期大于一個月，認為是準靜態的，忽略位移電流、自感和互感影響。Larsen(1968年)、Bullard and Parker(1970年)推導出海流產生磁場的理論方程，通過解方程得到磁場分布的規律。對于深海的正壓流，Pedlosky(1979年)、Chave etal.(1984年)給出了長波正壓流產生電磁場的定性描述和模擬。有研究表明(Lilley etal，2001)，海流產生的磁場量值能達約100nT。Lilley et al.(2000年)在圍繞澳大利亞的海洋探測了磁場(總場)隨深度的變化，表明磁場方向與海流方向有關。國內在這方面研究較少，一般基于海流模型和麥克斯韋方程對典型海流的磁場進行試算，為電磁場探測設備設計和大地電磁測量校正提供參考依據。

但現有技術中存在如下問題：

(1)在海流感生磁場計算往往忽略海水電導率的變化，假設電導率在某一區域恒定，實際上海流的電導率隨空間位置變化，且直接影響感生磁場的強度，將海水電導率變化考慮在內，對精確的海流感生磁場計算很有必要。

(2)目前的海流感生磁場計算方案往往忽略海流寬度，假設海流物性沿水平方向均勻一致地無限延展，隨著模擬觀測對象從大尺度環流精細到中小尺度渦旋，這一應用前提不再存在，為了精確計算中小尺度渦旋的感生磁場，將海流寬度作為一個因素考慮在內，對海流感生磁場計算非常必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種海流感生磁場計算方法及系統，考慮了海流寬度和海水電導率變化，能夠提高計算海流感生磁場的精確度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種海流感生磁場計算方法，包括：

將海洋劃分為多個海流層；

獲取各所述海流層的海水物理屬性和地磁場參數；所述海水物理屬性包括海流寬度；

根據所述海水物理屬性計算各所述海流層的電導率，并根據所述海水物理屬性、所述地磁場參數和所述電導率計算各所述海流層的海流感應磁場；

根據所有海流層的海水物理屬性和所有海流層的電導率構建分層海流物理模型，并根據所述分層海流物理模型和各所述海流層的海流感應磁場計算各所述海流層的海流感生綜合磁場。

優選地，所述獲取各所述海流層的海水物理屬性和地磁場參數之后，還包括：

制備輸入數據文件；所述輸入數據文件包括N行數據；所述輸入數據文件的格式為個二進制數據；每一行數據對應存儲一個所述海流層的海水物理屬性、地磁場參數、在垂向上的深度、在垂向上的排序和海流感生綜合磁場計算標識；采用所述輸入數據文件是用于抹去橫向不規則和垂向不一致的海流分布的差異性；