[发明专利]一种基于涡度正值检测旋涡穿透跃层的方法

权利要求书

1.一种基于涡度正值检测涡旋穿透跃层的方法，其特征在于：其步骤如下，

步骤一，选取三维计算区域：

根据海洋中旋涡的影响面积的大小，以漩涡中心为起点向四周扩散选择覆盖旋涡影响面积的规则图形区域作为计算区域，并建立离散网格，以i表示x轴方向的行号，以j表示y轴方向的列号，以k表示z轴方向的垂向分层号；

步骤二，计算选定三维区域的水平平均涡度正值：

先使用公式(1)计算涡旋的空间三维分布矩阵，

公式(1)中，u，v分别为速度在x轴和y轴的分量；

再使用公式计算出平均涡度正值：

公式(2)中，ζ(i,j)0,m为ζ(i，j)0的网格数目；

步骤三，按时间序列绘制涡度正值水平平均垂向廓线：

利用克里金插值法计算不同时刻t的平均涡度正值根据估计方差的最小条件，使用公式(3)求出w_i的值：

公式(3)中，μ为拉格朗日算子，γ(x_j-x_i)为已知点的变差函数值，γ(x_p-x_i)为已知点与待插点P间的变差函数值；

再根据公式(4)计算出待插点P的估计值：

公式(4)中，f_i是已知点值，w_i是权重系数，

以时间为横坐标，以深度左侧纵坐标，以涡度正值为右侧纵坐标绘制出涡度正值水平平均垂向廓线；

步骤四，计算选定区域的浮力频率垂向廓线：

利用浮力频率公式(5)计算浮力频率：

公式(5)中，N(z)表示浮力频率，ρ₀表示海水平均密度1025kg/m³，ρ表示海水密度，g为重力加速度；

以浮力频率为横坐标，跃层深度为纵坐标，绘制浮力频率垂向廓线，根据N(z)的最大值确定跃层深度D，根据步骤三中按时间序列绘制涡度正值水平平均垂向廓线即可有效判定漩涡上升流是否击穿跃层。

2.根据权利要求1所述的一种基于涡度正值检测旋涡穿透跃层的方法，其特征在于：所述步骤二中，平均涡度正值大于0.16的深度为受漩涡影响的海域，即漩涡上升流能够击穿跃层。

3.根据权利要求1所述的一种基于涡度正值检测漩涡击穿跃层的方法，其特征在于：所述步骤四中，若最大跃层深度D对应的平均涡度正值大于0.16，则表明漩涡上升流击穿跃层。