SWAN模式及數(shù)據(jù)同化技術(shù)在海浪預(yù)報(bào)中的試驗(yàn)研究和應(yīng)用.pdf

1、中國(guó)海洋大學(xué)博士學(xué)位論文SWAN模式及數(shù)據(jù)同化技術(shù)在海浪預(yù)報(bào)中的試驗(yàn)研究和應(yīng)用姓名：王毅申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：物理海洋學(xué)指導(dǎo)教師：蔣興偉201106SWAN模式及數(shù)據(jù)同化技術(shù)在海浪預(yù)報(bào)中的試驗(yàn)研究和應(yīng)用2中得到了支持和驗(yàn)證，它們的主要作用有兩點(diǎn)：第一是顯著改進(jìn)了對(duì)低風(fēng)速充分成長(zhǎng)狀態(tài)風(fēng)浪的模擬效果，第二是顯著改進(jìn)了對(duì)海浪譜高頻部分的模擬效果。海浪高頻譜的改進(jìn)對(duì)有效波高預(yù)報(bào)的意義可能不大，但對(duì)于計(jì)算依賴于海浪譜高階矩的譜峰度、譜寬度、波生

2、應(yīng)力等特征量則至關(guān)重要。影響海浪預(yù)報(bào)可靠性的另外一個(gè)重要因素是海浪預(yù)報(bào)初始場(chǎng)。眾所周知，要在海洋上獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)非常困難。從二十世紀(jì)八十年代開始，由于海洋衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，人們開始能夠獲得大量的近實(shí)時(shí)海浪觀測(cè)數(shù)據(jù)，使得通過數(shù)據(jù)同化方法改進(jìn)海浪預(yù)報(bào)成為可能。我國(guó)目前正在積極發(fā)展高度計(jì)衛(wèi)星遙感應(yīng)用技術(shù)，不久就會(huì)有來(lái)自于我國(guó)高度計(jì)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)海浪觀測(cè)數(shù)據(jù)，這對(duì)我國(guó)海浪預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)水平提高是一個(gè)極大的促進(jìn)。本文充分調(diào)研了國(guó)內(nèi)外關(guān)于海浪同化

3、背景場(chǎng)誤差協(xié)方差矩陣的研究以及關(guān)于TopexPoseidon和Jason1衛(wèi)星高度計(jì)有效波高觀測(cè)誤差的驗(yàn)證分析，用最優(yōu)插值方法為SWAN模式增加了一個(gè)海浪同化模塊。其中的海浪譜重構(gòu)方法采用了歐洲中心（EuropeanCentrefMediumRangeWeatherFecasts，簡(jiǎn)稱ECMWF）的海浪同化方案：首先把海浪譜區(qū)分為風(fēng)浪譜和涌浪譜，在風(fēng)浪情況下認(rèn)為有效波高在同化前后的差別主要來(lái)源于對(duì)風(fēng)速的修正；在涌浪情況下假定傳播時(shí)間和波

4、陡不變，同化前后的特征頻率由同化前后的有效波高直接確定。本文的最優(yōu)插值同化模式和參數(shù)化改進(jìn)工作都是建立在SWAN（Booijetal1999）模式基礎(chǔ)之上。SWAN模式最初被設(shè)計(jì)為淺海小尺度海浪模式，但是近年來(lái)該模式發(fā)展為可以用于任意尺度（TheSWANteam2006）。在此之前，國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心已經(jīng)利用SWAN模式建立了西北太平洋及中國(guó)近海的海浪預(yù)報(bào)系統(tǒng)。本文把SWAN模式改進(jìn)用于全球海浪預(yù)報(bào)，模擬了2009年全年的日常海浪預(yù)報(bào)