一种海底压力场构建、应用方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种海底压力场构建、应用方法和系统，涉及海洋数据处理技术领域。方法包括：对海洋区域进行网格划分后，采用迭代法确定每一网格点的第一密度，基于第一密度和每层海水密度的平均值确定每一网格点的第二密度，采用迭代法基于第二密度确定斜压海底压力，确定海洋区域的正压海底压力，基于斜压海底压力和正压海底压力构建海底压力场。本发明专利技术基于可靠的物理法则，充分利用现有观测信息，具备普适性，能够为质量守恒类数值模式开展数值预报提供可靠的海底压力初值，提升该类数值模式的业务预报准确度。预报准确度。预报准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种海底压力场构建、应用方法和系统


[0001]本专利技术涉及海洋数据处理
，特别是涉及一种海底压力场构建、应用方法和系统。

技术介绍

[0002]海洋数值模式初始化为海洋数值预报业务运行提供起报时刻的计算初值，该计算初值的准确度和动力协调度对数值预报的整体准确度影响巨大。目前海洋数值预报初始化一般需要准确的温度场、盐度场、流场、海表面动力高度场、海底压力场。前四个场都存在一定的卫星观测或现场观测数据，可以通过概率统计方法，结合海洋运动变化的物理规律，建立复杂的数据同化系统。将这些观测信息输入同化系统之后，可以输出新的预报初始场，或者对现有预报初始场的修正场。对于海底压力场，由于缺乏足够的观测数据用于同化，传统方法往往不设置海底压力场，依赖数值模式自身运转过程中调整或者用常数密度根据水柱厚度估算一个海底压力场。
[0003]现有数据同化系统适用于观测量丰富的初始化要素订正，对于可靠观测信息少的初始化要素，容易引起同化系统的工作异常，达不到提升初始场准确度的目的。海底压力观测稀少，准确度和时效性较差，现有同化系统对于此类数据信息的吸收利用普遍较差。
[0004]同化系统所采用的物理模型也决定了可同化要素的种类。现有海洋数据同化系统普遍采用体积守恒的物理模型，难以解决如海底压力等质量守恒模型特有要素的初始化问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种海底压力场构建、应用方法和系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种海底压力场构建方法，包括：
[0008]对海洋区域进行网格划分；
[0009]采用迭代法确定每一网格点的第一密度；
[0010]基于所述第一密度和每层海水密度的平均值确定每一网格点的第二密度；
[0011]采用迭代法基于所述第二密度确定斜压海底压力；
[0012]确定所述海洋区域的正压海底压力；
[0013]基于所述斜压海底压力和所述正压海底压力构建海底压力场。
[0014]可选地，所述第一密度为ρ
ij
：
[0015]ρ
ij
＝ρ(θ
ij
，S
ij
，P
ij
)；
[0016]式中，ρ(*)为密度函数，θ
ij
为第i层第j列海水的位温，S
ij
为第i层第j列海水的盐度，P
ij
为第i层第j列海水的压力，i＝1,2,...,8，j＝a,b,...,n。
[0017]可选地，所述第二密度为ρ
′
ij
：
[0018][0019]式中，为第i层海水密度的平均值，ρ
ij
为第一密度。
[0020]可选地，所述斜压海底压力为Pbtbcl
′
j
：
[0021][0022]式中，为第5层第j列的海水压力，ρ
′
5j
为第5层第j列海水的第二密度，g为重力加速度，δh
5j
为第5层海水的厚度，为第4层第j列的海水压力。
[0023]可选地，第a列的所述海底压力场为Pbt
a
：
[0024]Pbt
a
＝Pbtbcli
′
a
+Pbtbar
a
[0025]式中，Pbtbcli
′
a
为第a列的斜压海底压力，Pbtbar
a
为第a列的正压海底压力。
[0026]一种海底压力场应用方法，包括：
[0027]获取海洋数值模型；
[0028]采用上述方法构建海底压力场；
[0029]将所述海底压力场输入所述海洋数值模型，所述海洋数值模型结合三维的温度、盐度、流场和海洋运动规律的物理算法展开推演，得到未来海洋状态的预报数据。
[0030]一种海底压力场构建系统，包括：
[0031]网格划分模块，用于对海洋区域进行网格划分；
[0032]第一密度确定模块，用于采用迭代法确定每一网格点的第一密度；
[0033]第二密度确定模块，用于基于所述第一密度和每层海水密度的平均值确定每一网格点的第二密度；
[0034]斜压海底压力确定模块，用于采用迭代法基于所述第二密度确定斜压海底压力；
[0035]正压海底压力确定模块，用于确定所述海洋区域的正压海底压力；
[0036]海底压力场构建模块，用于基于所述斜压海底压力和所述正压海底压力构建海底压力场。
[0037]一种海底压力场应用系统，包括：
[0038]模型获取模块，用于获取海洋数值模型；
[0039]海底压力场构建模块，用于采用本专利技术提供的上述方法构建海底压力场；
[0040]预报数据生成模块，用于将所述海底压力场输入所述海洋数值模型，所述海洋数值模型结合三维的温度、盐度、流场和海洋运动规律的物理算法展开推演，得到未来海洋状态的预报数据。
[0041]一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机软件程序；所述计算机软件程序用于实施本专利技术提供的上述方法。
[0042]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0043]本专利技术提供的海底压力场构建、应用方法和系统，从海洋质量变化的成因出发，建立使用现有观测重建海底压力场的方法，为质量守恒类数值模式提供了可靠的海底压力初值条件。其中，海底压力场构建方法基于可靠的物理法则，充分利用现有观测信息，具备普适性，能够为质量守恒类数值模式开展数值预报提供可靠的海底压力初值，提升该类数值
模式的业务预报准确度，其既可用于全球海洋预报系统，也可用于区域海洋预报系统，还可作为业务化海洋数值预报初始化子系统的补充。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术提供的海底压力场构建方法流程图；
[0046]图2为本专利技术实施例提供的海底压力计算示意图；
[0047]图3为本专利技术实施例提供的逐层压力和密度迭代计算流程图；
[0048]图4为本专利技术实施例提供的海底压力场构建及应用实施流程图。
具体实施方式
[0049]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0050]本专利技术的目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底压力场构建方法，其特征在于，包括：对海洋区域进行网格划分；采用迭代法确定每一网格点的第一密度；基于所述第一密度和每层海水密度的平均值确定每一网格点的第二密度；采用迭代法基于所述第二密度确定斜压海底压力；确定所述海洋区域的正压海底压力；基于所述斜压海底压力和所述正压海底压力构建海底压力场。2.根据权利要求1所述的海底压力场构建方法，其特征在于，所述第一密度为ρ
ij
：ρ
ij
＝ρ(θ
ij
，S
ij
，P
ij
)；式中，ρ(*)为密度函数，θ
ij
为第i层第j列海水的位温，S
ij
为第i层第j列海水的盐度，P
ij
为第i层第j列海水的压力，i＝1,2,...,8，j＝a,b,...,n。3.根据权利要求1所述的海底压力场构建方法，其特征在于，所述第二密度为ρ
′
ij
：式中，为第i层海水密度的平均值，ρ
ij
为第一密度。4.根据权利要求1所述的海底压力场构建方法，其特征在于，所述斜压海底压力为Pbtbcl
′
j
：式中，为第5层第j列的海水压力，ρ
′
5j
为第5层第j列海水的第二密度，g为重力加速度，δh
5j
为第5层海水的厚度，为第4层第j列的海水压力。5.根据权利要求1所述的海底压力场构建方法，其特征在于，第a列的所述海底压力场为Pbt
a
：Pbt
a
＝Pbtbcl...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，于福江，原野，逄仁波，高志一，祖子清，高元勇，
申请(专利权)人：国家海洋环境预报中心，
类型：发明
国别省市：