A deep-seabed current inversion method based on three-dimensional barotropic shallow-sea continental shelf model belongs to the field of high-frequency ground-wave radar remote sensing detection technology. A three-dimensional nonlinear barotropic shallow-sea continental shelf model with normalized coordinate system is adopted. The data of ocean surface current detected by high-frequency ground-wave radar are used to consider the boundary problem of complex terrain. Digitizing the physical process, simplifying the system of ocean governing equations, establishing three-dimensional meshes, solving the discrete equations by difference method and then inverting the corresponding deep-layer flow data, including the steps: selecting coordinate system; deriving the control equations in the normalized coordinate system; parameterizing the physical process; solving the equations by iteration method to obtain the corresponding deep-layer flow data. Deep flow information; the measured data are compared with the inversion results. The contrast test results of the invention show that the overall trend of the measured data curve and the inversion result curve is close, and the inversion curve can reflect the overall trend of the deep-seated rheological change, and accord with the law of marine dynamic movement.
【技术实现步骤摘要】
一种基于三维正压浅海大陆架模型的深层海流反演方法
本专利技术涉及高频地波雷达遥感探测
,尤其涉及一种基于三维正压浅海大陆架模型的深层海流反演方法。
技术介绍
为了获得海洋表面以下海流的运动信息,现有技术采用直接接触测量水体的方式,所以获得大面积水域的数据则需要投放相当数量的直接测量仪器。该方法对周围测量环境的要求高,成本高,探测效率低。高频地波雷达遥感技术是近三十年来发展起来的探测海洋表面动力学参数的技术,覆盖范围广,探测精度和效率都较高。但是由于电磁波在水体中的衰减严重,使得高频地波雷达遥感探测技术仅限于探测海洋水体表面,不能直接获得海洋内部水体运动的相关信息是高频地波雷达遥感技术在测量海洋流参数方面的不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术所解决的问题是利用高频地波雷达探测得到的海洋表面流参数信息即可得到深层流参数信息。为解决上述技术问题,本专利技术采用的技术方案是一种基于三维正压浅海大陆架模型的深层海流反演方法,采用归一化的坐标系的三维非线性正压浅海大陆架模式,利用高频地波雷达探测到的海洋表面流数据,考虑复杂地形的边界问题,参数化物理过程,简化海洋控制方程组,再建立三维网格,采用差分法求解离散方程组进而反演得到相应的深层流数据信息,包括如下步骤:(1)选择σ坐标系;假设在高频地波雷达所探测的每场数据的累积时间内,海水在垂直方向上处于静力学平衡状态;海水处于正压模式,海水不可压缩,海水的运动速度不随时间变化而变化;为了便于分层,采用归一化的σ坐标系,使水浅处与水深处海水都具有相同的垂向分层数,并且每一层的侧边界不再变化,从海底到海面的高度 ...
【技术保护点】
1.一种基于三维正压浅海大陆架模型的深层海流反演方法,采用归一化的坐标系的三维非线性正压浅海大陆架模式,利用高频地波雷达探测到的海洋表面流数据,考虑复杂地形的边界问题,参数化物理过程,简化海洋控制方程组,再建立三维网格,采用差分法求解离散方程组进而反演得到相应的深层流数据信息,包括如下步骤:(1)选择σ坐标系;假设在高频地波雷达所探测的每场数据的累积时间内,海水在垂直方向上处于静力学平衡状态;海水处于正压模式,海水不可压缩,海水的运动速度不随时间变化而变化;为了便于分层,采用归一化的σ坐标系,使水浅处与水深处海水都具有相同的垂向分层数,并且每一层的侧边界不再变化,从海底到海面的高度处处规范化为1;在σ坐标系下x轴和y轴不变,用σ取代z轴,其中z和σ的转换关系如下:
【技术特征摘要】
1.一种基于三维正压浅海大陆架模型的深层海流反演方法,采用归一化的坐标系的三维非线性正压浅海大陆架模式,利用高频地波雷达探测到的海洋表面流数据,考虑复杂地形的边界问题,参数化物理过程,简化海洋控制方程组,再建立三维网格,采用差分法求解离散方程组进而反演得到相应的深层流数据信息,包括如下步骤:(1)选择σ坐标系;假设在高频地波雷达所探测的每场数据的累积时间内,海水在垂直方向上处于静力学平衡状态;海水处于正压模式,海水不可压缩,海水的运动速度不随时间变化而变化;为了便于分层,采用归一化的σ坐标系,使水浅处与水深处海水都具有相同的垂向分层数,并且每一层的侧边界不再变化,从海底到海面的高度处处规范化为1;在σ坐标系下x轴和y轴不变,用σ取代z轴,其中z和σ的转换关系如下:坐标变换后,设总的海水深度为H=h+ζ,海洋表面z=ζ,σ=0,在海底z=-h,σ=-1;(2)导出归一化坐标系下的控制方程组;在σ坐标系中,利用dσ和dz之间的微分系数关系将海洋基本控制方程组中各个方程转化为如下形式:1)连续方程表达式如下:2)方向动量方程的非线性项采用能量二次守恒的半动量形式,表达式如下:3)流体静力学方程如下:表达式中的u、v、w分别代表流速在x、y、σ方向上的分量;H=h+ζ是总海深;ζ是静止海面状态下的浪高;h是静态水域深度;ρ是海水密度;R是地球半径;是维度;是科氏参数;Ω是地转角速度;AH是水平方向涡动粘滞系数,取常数5000m2/s;AV是垂直方向涡动粘滞系数;ξx,ξy是在水平方向涡动粘滞系数中由于海底地形和水位有关的量,接近无穷小,忽略不计;由公式(02)得到垂直流速的表达式如下:在动量方程中,水平压强梯度力方程如下:在实际观测资料中发现,海水...
【专利技术属性】
技术研发人员:李自立,刘奥琦,马骏,
申请(专利权)人:广西师范大学,
类型:发明
国别省市:广西,45
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