本文關(guān)鍵詞：基于風(fēng)場(chǎng)和海浪同步觀測(cè)的海浪同化模式構(gòu)建　出處：《中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)同化 同步觀測(cè) 譜分割 最優(yōu)插值 WAVEWATCH III

【摘要】：海浪數(shù)據(jù)同化是提高海浪模擬和預(yù)報(bào)精度的重要途徑。影響海浪同化模式精度的四個(gè)主要因素為：海浪模式，強(qiáng)迫風(fēng)場(chǎng)，觀測(cè)數(shù)據(jù)以及同化方法。論文基于海浪模式WAVEWATCH III (WW3)，從上述四個(gè)因素入手，開展了南海、緬因?yàn)澈拖耐娜齻�(gè)海域的海浪模擬和同化實(shí)驗(yàn)，對(duì)海浪模式的三種輸入耗散方案進(jìn)行了評(píng)估，研究了同步觀測(cè)的風(fēng)場(chǎng)和海浪數(shù)據(jù)對(duì)海浪同化效果的影響機(jī)制，研究了基于譜分割策略的EnvisatASAR二維海浪譜最優(yōu)插值同化。論文的工作可作為中法海洋星CFOSAT衛(wèi)星應(yīng)用的預(yù)研，對(duì)提高我國(guó)海浪模擬和預(yù)報(bào)水平具有實(shí)際意義。 論文的第一部分工作是基于HY-2高度計(jì)和測(cè)波雷達(dá)的有效波高數(shù)據(jù)評(píng)估了WW3中提供的三種輸入耗散方案，為高質(zhì)量的海浪模擬提供基礎(chǔ)。WW3提供的三種輸入耗散方案WAM3，TC96和WAM4都能較好地模擬出海浪的演變趨勢(shì)，但是在涌浪占主導(dǎo)的情況下，模擬效果均不甚理想。在這些輸入耗散方案中，基于‘有效風(fēng)速’策略的TC96方案的模擬效果最佳，其中的風(fēng)速校正參數(shù)是非常敏感的，為獲得高精度的模擬結(jié)果，需對(duì)此參數(shù)進(jìn)行合理選擇。 論文的第二部分工作是以QSCAT/NCEP和CCMP風(fēng)場(chǎng)為背景風(fēng)場(chǎng)，通過多組海浪有效波高同化實(shí)驗(yàn)，分析了同步觀測(cè)的風(fēng)場(chǎng)和海浪數(shù)據(jù)對(duì)同化效果的影響。首先基于NDBC浮標(biāo)數(shù)據(jù)，評(píng)估了QSCAT/NCEP和CCMP風(fēng)場(chǎng)，二者精度都較高，2008年3月QSCAT/NCEP和CCMP風(fēng)速的均方根誤差分別為2.93和1.61m/s.然后以這兩種風(fēng)場(chǎng)和融合了浮標(biāo)風(fēng)速、風(fēng)向的風(fēng)場(chǎng)作為海浪模式的強(qiáng)迫風(fēng)場(chǎng)，進(jìn)行了多組海浪同化實(shí)驗(yàn)，最后得出結(jié)論：既融合觀測(cè)風(fēng)場(chǎng)又同化同步獲取的海浪數(shù)據(jù)的同化效果最佳；海浪數(shù)據(jù)與風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)在同化效果中所起的作用約為4:1，海浪數(shù)據(jù)同化能減小海浪模式對(duì)強(qiáng)迫風(fēng)場(chǎng)的高度敏感性。 論文的第三部分工作是基于譜分割策略，實(shí)現(xiàn)了Envisat ASAR二維海浪譜數(shù)據(jù)的最優(yōu)插值同化，進(jìn)行了多組模擬和同化實(shí)驗(yàn)，比較了有效波高同化與海浪譜同化的同化效果。首先基于NDBC浮標(biāo)的一維頻率譜數(shù)據(jù)，對(duì)2009年至2011年共三年的Envisat ASAR波模式的二維海浪譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。然后對(duì)ASAR有效波高、浮標(biāo)有效波高和ASAR二維海浪譜數(shù)據(jù)采用不同的同化策略進(jìn)行了同化實(shí)驗(yàn)，最后得出結(jié)論：基于譜分割策略的ASAR二維海浪譜同化效果最佳，與僅同化波高相比，均方根誤差降低了30%，同化率提高了35%；用于同化的數(shù)據(jù)源的質(zhì)量是直接決定同化效果好壞的主要因素之一，浮標(biāo)的波高同化優(yōu)于ASAR的波高同化，除了數(shù)據(jù)質(zhì)量，待同化數(shù)據(jù)的觀測(cè)密度也會(huì)對(duì)同化效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響；雖然ASAR海浪譜的數(shù)據(jù)質(zhì)量不如浮標(biāo)的高，但是ASAR海浪譜同化比浮標(biāo)波高同化的均方根誤差改善了5.6%，，同化率提高了17.7%，這是由于二維海浪譜中除了包含表示海浪總能量的有效波高之外，還含有波周期，波傳播方向等海浪信息，基于譜分割策略的最優(yōu)插值同化方法可以用這些信息訂正模式背景譜。
[Abstract]:The data assimilation of sea waves is an important way to improve the accuracy of wave simulation and prediction. The four main factors affecting the accuracy of the wave assimilation model are wave model, forced wind field, observation data and assimilation method. Based on the WAVEWATCH model III (WW3), starting from the above four factors, the wave simulation and Assimilation Experiments of the South China Sea, Maine Bay and Hawaii three areas, three kinds of input wave model of dissipative scheme evaluation, study the influence mechanism of wind and wave data synchronous observation of the wave assimilation effect the Research on the optimal interpolation assimilation spectrum of two-dimensional EnvisatASAR wave spectrum segmentation method based on. The work of this paper can be used as the pre research of the CFOSAT satellite application of the Sino French Ocean Star. It is of practical significance to improve the level of wave simulation and prediction in China.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P714;P731.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1341049