一种计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法：(1)通过近岸海浪模式计算出某一时间段内的波浪场，输出计算波浪破碎参数所需的波浪参数；(2)建立波浪破碎参数计算模型，将波浪参数作为波浪破碎参数计算模型的输入，通过波浪破碎参数计算模型计算得到波浪破碎参数场；(3)改进普林斯顿海洋模型，使得改进后的普林斯顿海洋模型包含非定常波浪破碎参数化计算方法；(4)将波浪破碎参数场作为改进后的普林斯顿海洋模型的输入，通过改进后的普林斯顿海洋模型实时模拟包含非定常波浪破碎的海洋动态过程，输出海洋水文要素数据。本发明专利技术以实现物理海洋模型的动态化模拟，改进了原有物理海洋模型中把波浪破碎参数设为定值的缺点。的缺点。的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法


[0001]本专利技术涉及物理海洋，特别涉及一种计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法，应用于物理海洋模型的动态化实时模拟。

技术介绍

[0002]海洋表面的波浪破碎能产生一向下输入的湍动能通量，风的动量首先传递给波浪，然后主要通过波浪破碎的方式将动量传递给流场。在此过程中，海表附近的湍动能会明显增强，在近海表处形成一湍流生成明显增加的次层。增强的湍动能会将动量向海洋下层传递，进而影响近表层环流的垂向分布，同时也会影响海洋上层温度场的垂向分布。波浪破碎现象时时刻刻在海洋中发生，在控制海洋表面的动力过程方面发挥着关键的动态作用，对整个深度内的海洋环流、海面温度、湍流混合会产生很大影响，为海洋中的混合提供了海表的能量来源，是海洋中物质、热量、动量以及能量交换的主要物理过程，是影响海洋物理、生化过程的重要因素，对全球气候系统的维持与变化有着重要影响。
[0003]目前的波浪破碎参数化方案中，对波浪破碎参数的量值估计通常采用经验常数，而采取定值作为波浪破碎参数与海洋中实际发生的复杂波浪破碎现象不相符，会影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过近岸海浪模式计算出某一时间段内的波浪场，输出计算波浪破碎参数所需的波浪参数；步骤2，建立波浪破碎参数计算模型，将步骤1得到的波浪参数作为波浪破碎参数计算模型的输入，通过波浪破碎参数计算模型计算得到波浪破碎参数场；步骤3，改进普林斯顿海洋模型，使得改进后的普林斯顿海洋模型包含非定常波浪破碎参数化计算方法；步骤4，将步骤2得到的波浪破碎参数场作为改进后的普林斯顿海洋模型的输入，通过改进后的普林斯顿海洋模型实时模拟包含非定常波浪破碎的海洋动态过程，输出海洋水文要素数据，作为海洋物理过程和海洋生化过程分析的重要参数，进行海洋中动力学过程分析，以及对海洋环境灾害进行预测预报。2.根据权利要求1所述的计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法，其特征在于，步骤1中，所述的计算波浪破碎参数所需的波浪参数包括波长、波浪谱峰周期和海面有效波高。3.根据权利要求1所述的计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法，其特征在于，步骤2中，所述的波浪破碎参数场包括波能因子、Charnock数和水侧摩擦速度；所述的波浪破碎参数计算模型包括：根据公式(1)计算波浪在主频率的相速度C
p
(x,y)：式中，L(x，y)是波长，T(x,y)是波浪谱峰周期，L(x,y)和T(x,y)均由步骤1中的近岸海浪模式输出得到；根据式(2)计算波能因子α
CB
(x,y)：式中，u
*a
(x,y)为空气侧摩擦速度，与风速和粗糙度相关，u
*a
(x,y)根据公式(3)计算得到：式中，k是冯卡门常数，取值0.41；U
10
(x,y)为海表面十米处风速；z0(x,y)是海表面空气侧粗糙度，根据式(4)计算得到：式中，H
s
(x,y)是海面有效波高，由步骤1中的近岸海浪模式输出得到；根据式(5)计算Charnock数β(x,y)：根据式(6)计算水侧摩擦速度u
*w
(x,y)：u
*a
(x,y)＝(ρ
w
/ρ
a
)u
*w
(x,y)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)式中，ρ
w
为海水密度，ρ
a
为空气密度，取

【专利技术属性】
技术研发人员：邓增安，王梦涵，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：