海浪谱能量方程稳定性、敏感性分析与海浪变分同化研究

发布时间：2021-10-25 07:59

　　本论文主要完成了以下几个方面的研究：1)建立了推广形式的共轭变分同化方法，使之能够应用于LAGFD-WAM海浪数值 模式；2)导出了扰动谱线性演化方程，分析了扰动谱增长、衰减机制，考察了涌浪情况下 扰动谱的持续时效问题及风浪情况下扰动的演变过程；3)利用波谱共轭方程初步分析了同化模型中距离泛函的敏感性及敏感区域空间分 布；4)将推广的共轭变分方法应用于海浪谱能量平衡方程，建立了连续形式的海浪同化 模型，特别是严格导出了风输入、破碎、底摩擦、波波非线性相互作用和波流相 互作用各源函数的共轭源函数表示式；5)分别进行了波谱层次上和有效波高层次上的同化试验，并对数值结果进行了分 析。创新之处主要有以下几个方面：●利用算子半群理论对共轭变分方法进行了推广；●首次导出扰动谱线性演化方程，并利用其考察波谱能量平衡方程的不稳定性问 题；●在处理波波非线性相互作用时，将Hasselmann et al.[1985]离散参数化的6对相互 作用架组源函数表示用复数解析表示，并在此基础上导出其共轭源函数；●建立了连续形式的基于初始波谱优化的海浪同化模型；．针对观测资料类型的不同，... 

【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】：100 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
第一章 前言
    1.1 资料同化方法概述
    1.2 海浪资料同化研究进展
    1.3 本论文的工作及创新点
第二章 共轭变分方法
    2.1 共轭变分方法
    2.2 共轭变分方法的一个推广
    2.3 简单试验检验
第三章 海浪同化模型
    3.1 LAGFD-WAM海浪模式简介
        1.1 海浪谱能量平衡方程
        1.2 波数空间上的复杂特征线方程
        1.3 源函数形式
        1.4 LAGFD-WAM海浪模式计算方案
    3.2 海浪初始波谱误差演变分析
        2.1 控制方程
        2.2 扰动谱方程应用分析
        2.3 风速增长情况下扰动谱演变分析
        2.4 主要结论
    3.3 海浪同化模型
        3.1 控制方程
        3.2 源函数导数与共轭源函数表示
        3.3 波波非线性相互作用的参数化表示
        3.4 数值计算格式
        3.5 波谱共轭方程在动力敏感性分析中的应用
    3.4 波谱层次上的海浪资料同化
        4.1 距离泛函与梯度表示
        4.2 数值试验
        4.3 主要结论
    3.5 有效波高层次上的海浪资料同化
        5.1 距离泛函与梯度表示
        5.2 Geosat资料同化试验
        5.3 Topex资料同化试验
        5.4 梯度值空间分布及其分析
第四章 主要结论
第五章 存在的问题及今后的工作
参考文献
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【参考文献】：
期刊论文
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[2]Kalman滤波在气象数据同化中的发展与应用[J]. 高山红,吴增茂,谢红琴.  地球科学进展. 2000(05)
[3]大洋风生环流观测优化的伴随分析[J]. 王东晓,吴国雄,朱江,兰健.  中国科学（D辑:地球科学）. 2000(01)
[4]海浪外观波数谱与谱宽度最优确定[J]. 杨永增,张杰,冷秀华.  黄渤海海洋. 1999(03)
[5]用插入观测法将高度计观测同化到海浪模式WAM中[J]. 王跃山,黄润恒.  海洋预报. 1999(02)
[6]集合预报最优初值形成的四维变分同化方法[J]. 龚建东,李维京,丑纪范.  科学通报. 1999(10)
[7]数据同化——它的缘起、含义和主要方法[J]. 王跃山.  海洋预报. 1999(01)
[8]GEOSAT高度计遥感分析南海北部的海浪特征[J]. 齐义泉,施平,毛庆文.  海洋学报(中文版). 1998(02)
[9]浅水非线性波的演化方程[J]. 侯一筠,楼顺里,谢强,杨联贵.  科学通报. 1998(03)
[10]YW-SWP海浪数值预报模式及其应用[J]. 尹宝树,王涛,范顺庭.  海洋与湖沼. 1994(03)



本文编号：3456979