[發明專利]一種密度躍層要素變化對內潮影響程度的分析方法

有效

• 申請號: 202310691642.X
• 申請日: 2023-06-13
• 公開（公告）號: CN116432562B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 李秉天;杜立彬;張宇;張清華
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 鮑麗偉

本發明提供了一種密度躍層要素變化對內潮影響程度的分析方法，屬于內潮模擬技術領域。方法包括：S1、選取海洋地區地形的種類，設置地形參數和密度躍層參數，密度躍層參數包括強度、深度和厚度，計算得到初始密度場；S2、施加開邊界內潮流速強迫，進行內潮模擬，輸出水平流速、海洋溫度和海洋鹽度分布；S3、利用海洋溫度和海洋鹽度計算海水密度；S4、改變密度躍層參數，重復步驟S2?S3；S5、根據水平流速和海水密度的分布差異，分析密度躍層參數變化對內潮強度和/或海洋密度的影響。本發明通過參數化密度躍層層結要素，并分析不同密度躍層參數下內潮強度和海洋密度的差異，可定量分析出密度躍層的不同要素對內潮的影響程度。

技術領域

本發明涉及內潮模擬技術領域，特別涉及一種密度躍層要素變化對內潮影響程度的分析方法。

背景技術

內潮是具有潮汐頻率的一種低頻內波，是海洋內部機械能再分配的重要媒介，其強弱直接決定了等密度面的起伏程度。內潮及其強度變化在生產生活的諸多領域都產生了重要影響。例如，內潮導致的海水混合或內部等密度面的升降會使海洋內部發生大幅度波動，水下傳播的聲信號與內界面在不同角度發生反射與折射，進而改變水下信號傳播速度和傳播方向，最終造成聲道的改變以及聲信號的破壞，嚴重妨礙水下通訊以及目標的探測，航行中的潛艇遇到較強的內潮時，其穩定性和安全性都將面臨巨大挑戰。因此，研究內潮強度的影響因素在海洋漁業生產、艦艇安全、港口開發、能源開發和環境保護等方面具有非常重要的價值。

海水密度層結變化，尤其是密度躍層處的層結變化對內潮如內潮強度或等密度面的起伏程度影響重大。密度躍層的深度、厚度和強度的改變均可以顯著影響內潮，對于密度躍層的這三個主要要素分別在多大程度上影響內潮強度是人們所關心的。當下模型大多基于真實觀測資料得到的海洋密度層結及其變化對內潮展開模擬和預報，然而，不同觀測資料中密度躍層的深度、強度和厚度是同步變化的，無法定量地分離和提取密度躍層各要素（深度、厚度和強度）對內潮的影響程度。而且，目前的模型只能預報單一地形下層結變化對內潮強度的影響，而內潮源地地形復雜多樣，如陸坡、海山、海脊海域均存在明顯的內潮，單一地形模型顯然無法準確捕捉復雜地形下層結要素對內潮的影響程度，適應性有待提高。

發明內容

針對以上現有技術中的問題，本發明提供了一種密度躍層要素變化對內潮影響程度的分析方法。

為實現上述目的，本發明具體通過以下技術實現：

本發明提供了一種密度躍層要素變化對內潮影響程度的分析方法，包括以下步驟：

S1、選取用于模擬海洋地區地形的種類，設置地形參數和密度躍層參數，所述密度躍層參數包括強度、深度和厚度，基于所述強度、所述深度和所述厚度數據計算得到初始密度場；

S2、施加開邊界內潮流速強迫，進行內潮模擬，輸出水平流速、海洋溫度和海洋鹽度分布；

S3、利用輸出的所述海洋溫度和所述海洋鹽度計算海水密度的分布；

S4、改變所述密度躍層參數，重復步驟S2-S3；

S5、根據輸出的所述水平流速和計算得到的所述海水密度的分布差異，分析所述密度躍層參數變化對內潮強度和/或海洋密度的影響。

進一步地，步驟S1中，所述海洋地區地形的種類包括陸坡地形、海山地形和海脊地形。

更進一步地，所述陸坡地形采用第一公式表示，所述第一公式包括：

；

其中，h_slope(x)為陸坡處海洋深度，H為海底深度，h_s為陸坡最淺深度，L_s為陸坡長度，x_s為西邊界位置，x為東西方向地形坐標，tanh表示雙曲正切函數。

更進一步地，所述海山地形和所述海脊地形采用第二公式表示，所述第二公式包括：