[发明专利]一种南海深海盆中尺度涡预报方法

说明书

本发明涉及一种洋流的预报方法，更具体地，涉及一种南海深海盆中尺度涡预报方法。本发明利用等深的矩形海盆模拟了南海深海盆，利用罗斯贝标准模理论，得到不同模态的时空分布函数及模态的传播动力参数；利用傅立叶变化，得到海表高度时间变化主周期，进而确定主要模态数；由主模态数和模态函数，预测气漩涡和反气漩涡海面高度的二维空间分布和时间演变。本发明运算简单有效，可以准确预报全海盆的中尺度涡群体分布特征以及中尺度涡的移动和演化。

技术领域

本发明涉及一种涡的预报方法，更具体地，涉及一种南海深海盆中尺度涡预报方法。

背景技术

南海是中尺度涡的高发和频发海域，中尺度涡对南海动力过程及气候环境变化具有重要作用。认识中尺度涡生成演变机制，构建中尺度涡预报预测方法对探究南海海洋过程和开发利用海洋资源具有重要意义。关于南海中尺度涡前人多作为单体现象处理，认为中尺度涡形成与局地不稳定海洋过程或大气强迫有关，这种个体研究不利于对南海海盆多发中尺度涡的预报预测。2014年首先提出的封闭水体的驻波模型，解释了南海深海盆中尺度涡的二维波图形。他们利用卫星高度计的海表高度异常图，证明了模态的存在，并且得到了与观测结果一致的模态的波长。但是，他们利用的理论没有考虑地球的旋转效应和海洋的层化。因此，他们不能很好的解释涡分布图的复杂性和变化的多样性。同时，现有的预报模式存在缺陷与不足，预报结果与实际情况相差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种南海深海盆中尺度涡预报方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种南海深海盆中尺度涡预报方法，包括以下步骤：

S1:根据海盆的地理地形特征，选定适合海盆的模型函数，考虑地球自转和海水层化效应，外界能量扰动后，矩形平底海盆中随时间变化的三维流函数为：

其中，

S2：根据研究海盆实际特征，确定模型函数中的L，I，β，R参数。选取南海深海盆总代矩形区域，范围为11°N-19°N,110°E-120°E，由此确定L＝ 1100km，l＝880km，中心纬度15°N，β＝2.2*10^-11rad/s/m。垂直向上方向，南海深海盆存在很强的、季节性变化；由温盐观测计算确定正压和斜压罗斯贝变形半径，正压R0取为4000km，一阶斜压变形半径R1取为60km。

S3：将步骤S2确定的参数带入步骤S1的模型函数，给定模态数m和n，计算得出mn模的二维海平面分布图及相应的正压/斜压罗斯贝标准模态的频率、周期、波长和传播速度。

S4：对比海面高度时空变化的主周期/波长与正压/斜压罗斯贝标准模态的周期/波长，确定主模态，利用海盆内海面高度时空变化序列的历史资料进行傅立叶频谱分析，找出能量峰值对应的主周期和主波长，对比此参量与正压/斜压罗斯贝标准模态主参数，确定海盆的主要的罗斯贝模态。

S5：对比海面高度的二维空间分布，确定步骤S4中主模态的振幅，对二维海面高度空间分布的时间序列的历史资料进行时空通滤波，由主模态作为基函数，通过最小二乘法，计算各主模态的振幅。

S6：加和主模态，得到复合的海面高度变化预报函数。给定未来时刻，计算得到海面高度分布，由分布图上的闭合等值线，预报得到中尺度涡及相关动力学参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用了考虑旋转和层结的罗斯布标准模理论，得到了二维交替分布的气旋和反气旋涡的海表高度图及其复杂时间演化规律，同时得到涡旋运动的动力学参数；本发明运算简单有效，可以预报全海盆的中尺度涡群体分布特征，同时可以预报中尺度涡的移动和演化。

附图说明

图1为本发明 一种南海深海盆中尺度涡预报方法流程图；

图2为南海海盆地形图；