[发明专利]全球台风浪数值模拟方法及系统

说明书

本发明提供了一种全球台风浪数值模拟方法及系统，具体包括如下步骤：建立历史台风信息数据库；建立全球实测气象及海浪数据库；利用MIKE‑CMAP的基础岸线及地形数据制作区域地形，作为全球台风及台风浪模型的地形输入数据；形成全球台风数据库；形成全球台风浪数据库。本发明所述的全球台风浪数值模拟方法及系统，引入了多源的台风路径数据保证每一场台风路径的完整性与正确性，并将路径数据统一至1小时的精度。同时风场采用非对称性台风场，修正了模型参数经过大量数据验证提高了模型计算的准确性。引入大量的工程实测数据，并进行了岸线的精细化处理，保证台风浪模型的准确性。

技术领域

本发明属于台风预防领域，尤其是涉及一种全球台风浪数值模拟方法及系统。

背景技术

台风及台风浪是海岸工程建设及运营维护中考虑的重要因素，它对海岸工程建筑物的安全、船舶作业等产生直接影响，进而影响港口建设及运营的经济效益和安全性。因此准确模拟台风及台风浪，并提供精确的建设期波浪条件和运营期波浪条件，对中国沿海及海上“丝绸之路”的海岸工程建设、运营有着非常重要的经济及安全意义。中国企业在涉海工程建设时经常面临海况复杂的自然条件，例如孟加拉湾及阿拉伯海受台风浪及印度洋涌浪的联合作用。这些项目多面临获取波浪基础数据困难的问题。国际上应用较多的波浪数据库有美国NOAA风浪模型(Wind Wave Model；WAVEWATCH III)、欧洲ECMWF的海浪数值模型(Wave Modelling Project；WAM)及丹麦DHI的全球波浪模型(Global Wave Model；GWM)。根据使用经验，这些数据均存在台风浪要素被低估的问题，可以进行海域海况的基本特征分析并不直接用来进行工程设计。迫切需要建立一套集合全球台风基础信息库、实测台风及海浪数据库、全球台风及台风浪数据库的全球台风及台风浪数据系统，为港口的运营和生产提供技术支撑。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种全球台风浪数值模拟方法及系统，以解决上述的不足之处。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种全球台风浪数值模拟方法，具体包括如下步骤：

(1)通过搜集历史台风资料，建立历史台风信息数据库，作为台风计算的基础资料；

(2)基于全球浮标、全球卫星及工程实测获取气象波浪数据，建立全球实测气象及海浪数据库；

(3)利用MIKE-CMAP的基础岸线及地形数据制作区域地形，作为全球非对称台风场数学模型及SWAN海浪模型的地形输入数据；

(4)利用非对称台风场数学模型，结合步骤(1)中搜集的历史台风信息数据，推算得到海域任意时刻的台风风速与风向数值，并将推算得到的结果与实测结果对比，对非对称台风场数学模型进行验证优化，形成全球台风数据库；

(5)将步骤(2)中搜集的实测气象波浪数据，利用SWAN海浪模型，计算过去历史台风浪形成过程，得到海域任意时刻的台风浪波高、波周期与波浪数值参数，并得到相应的波谱参数，对SWAN海浪模型进行优化，得到各个海域的所有台风浪形成过程，形成全球台风浪数据库。

进一步的，所述步骤(1)中，历史台风信息数据包括台风路径数据。

进一步的，所述步骤(2)中，全球实测气象海浪数据库所包含的数据包括深海海域海浪数据和近岸海域海浪数据；

深海海域海浪数据包括风速、风向、波高、波周期及波向参数；

近岸海域海浪数据包括风速、风向、波高、波周期及波向参数。

进一步的，所述步骤(3)中，地形数据包含区域的岸线信息及海洋的水深信息。

进一步的，所述步骤(4)中的非对称台风场数学模型包括气压分布模型、环流风速模型和移行风速模型；