高度计波高数据同化对印度洋海域海浪数值预报影响研究

发布时间：2021-01-14 22:41

　　海浪预报准确度的提高一直是海浪数值预报追求的目标，现在海浪都是由海浪模式来预报，如果输入模式的初始有效波高场更准确，那么模式的预报自然就更准确。于是为模式提供更准确的初始场是提高预报精确度的方法之一。目前各种同化方法都日趋成熟，利用观测值和同化技术来同化模式输出的背景场，可以为模式预报提供更准的初始场。本文利用最优插值（Optimal Interpolation）的同化方法，向WWATCH Ⅲ3.14中加入同化模块，由大气模式WRF一小时一次的输出风场驱动模式，以北印度洋为计算区域（由全球区域为其提供边界条件），在模式积分的过程中连续同化了2010年12月15日、16日和17日这三天的由JASON-2高度计观测的波高数据，需要注意的是在每次同化过后需要利用同化后得到的有效波高重构相应的二维海浪波谱。使得同化后的波浪能量谱能够替换无同化的波能谱，从而达到同化的效果，为模式的预报提供更准确的波浪初始场。在处理同化的背景误差协方差矩阵B占用内存过多的问题时，本文采用的稀疏矩阵的存储方法，以节省内存。对稀疏矩阵的运算采用Sparse Blas函数库里的相关函数。为了充分利用模式的并行运行的功能... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)山东省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 海浪研究的背景和意义
    1.2 海浪预报
        1.2.1 国外海浪数值预报发展状况
        1.2.2 我国的海浪数值预报发展状况
    1.3 海浪同化
        1.3.1 海浪同化背景
        1.3.2 海浪同化进展
    1.4 本文工作
        1.4.1 工作介绍
        1.4.2 论文创新点
第二章 WWATCH Ⅲ海浪模式
    2.1 控制方程
    2.2 模式控制方程中的源项
    2.3 数值实现
    2.4 网格嵌套技术
        2.4.1 传统的单向嵌套
        2.4.2 双向嵌套网格
第三章 海浪同化方法
    3.1 海浪同化方法
    3.2 最优插值同化基本方程的推导过程
    3.3 海浪有效波高最优插值同化的设计
    3.4 WWATCH Ⅲ模式中的同化接口
    3.5 海浪谱的重构
    3.6 JASON-2 卫星
第四章 稀疏矩阵和并行计算
    4.1 背景场误差协方差的稀疏矩阵表示
    4.2 模式的网格设置的方法
    4.3 模式的并行设计
    4.4 同化模块的并行设置
第五章 模式参数的设置和同化结果与分析
    5.1 WWATCH Ⅲ全球-印度洋嵌套计算模型
    5.2 OI 同化的结果
    5.3 定量分析初始场同化效果
    5.4 同化预报的时效性检验
    5.5 同化预报结果的检验
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录一 同化效果图
附录二 同化模块的代码
附录三 控制模式运行的 BASH 脚本



本文编号：2977685