[發明專利]基于SCVT網格的海浪數值模式的海浪預報方法及系統

有效

• 申請號: 202310125935.1
• 申請日: 2023-02-17
• 公開（公告）號: CN116108720B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 于福江;高元勇;高志一;逄仁波
• 申請（專利權）人: 國家海洋環境預報中心
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F16/29
• 代理公司: 北京惠科金知識產權代理有限公司 11981
• 代理人: 袁曉哲

本發明公開一種基于SCVT網格的海浪數值模式的海浪預報方法及系統，涉及海浪預報領域，方法包括：在采用非結構SCVT網格的海浪數值模式下，計算所述目標海域的海浪地理空間平流；非結構SCVT網格由Voronoi多邊形網格組成；Voronoi多邊形網格為n邊形網格，n為5或6或7；根據所述海浪地理空間平流、頻譜空間平流項和源匯項預測海浪波作用量。本發明采用非結構SCVT網格計算海浪數值模式中地理空間平流項，提高地理空間平流項計算的準確性，進而提高了海浪數值模式下的海浪預報準確性。

技術領域

本發明涉及海浪預報領域，特別是涉及一種基于有限體積的SCVT非結構網格的海浪數值模式地理空間平流的海浪預報方法及系統。

背景技術

海浪的運動可由海浪譜方程描述，海浪數值模式是將海浪譜方程離散到地理空間和譜空間的網格中進行數值求解，目前主流的是第三代海浪模式。海浪譜方程的平流輸運部分包含地理空間平流和譜空間平流，地理空間平流決定了海浪在地理空間的傳播，譜空間平流決定了海浪在頻率和方向上如何傳播。

海浪模式中地理空間的平流的數值離散方案與所采用的離散網格密切相關，因此采用何種網格進行離散求解是海浪模式的重要問題之一，網格將影響海洋模式的預報效果和應用范圍。

目前國際上主流的第三代海浪數值模式由WAM、WW3和SWAN等，所采用的網格可分為結構網格和非結構網格。WAM采用的是結構的等經緯網格，WW3和SWAN可支持結構的等經緯網格和非結構的三角網格。對于采用不同網格的海浪模式，其差異主要涉及地理空間的傳輸，也就是海浪波作用量的守恒公式中的地理空間傳輸項。其中，等經緯網格，不具備局部加密的能力，若使用嵌套加密的方式，則粗細網格邊界處容易導致不穩定，所以應用等經緯網格時計算地理空間平流項時，提升網格空間分辨率需要在整個模擬區域都同步提升，容易受到計算資源的限制，而空間分辨率低則計算精度會受到影響。三角網格雖具備局部加密的能力，但是三角網格，網格配置中往往會出現一些銳角過小的網格，網格質量會影響截斷誤差，影響地理空間平流項計算準確性。由此得出，現有采用等經緯網格和三角網格的海浪數值模式中，地理空間傳輸項的計算存在一定的不足，影響了海浪預報的模擬精度。對此，本發明提出一種基于SCVT網格的海浪數值模式的海浪預報方法及系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于SCVT網格的海浪數值模式的海浪預報方法及系統，可采用非結構SCVT網格計算海浪數值模式中地理空間平流項，提高地理空間平流項計算的準確性，進而提高了海浪數值模式下的海浪預報準確性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于SCVT網格的海浪數值模式的海浪預報方法，所述方法包括：

在采用非結構SCVT網格的海浪數值模式下，計算所述目標海域的海浪地理空間平流；所述非結構SCVT網格由Voronoi多邊形網格組成；所述Voronoi多邊形網格為n邊形網格，其中n為5或6或7；

根據所述海浪地理空間平流、頻譜空間平流項和源匯項預測海浪波作用量。

可選的，所述在采用非結構SCVT網格的海浪數值模式下計算所述目標海域的海浪地理空間平流，具體包括：

在海浪數值模式下，對目標海域構建所述非結構SCVT網格；

對所述非結構SCVT網格進行海浪物理要素的變量配置；

基于配置后的非結構SCVT網格結合有限體積法，對海浪波作用量守恒公式中連續形式的地理空間平流項進行離散化，得到離散化后的地理空間平流項；

基于所述離散化后的地理空間平流項得到海浪波作用量的積分表達式。

可選的，所述對所述非結構SCVT網格進行海浪物理要素的變量配置，具體包括：