[发明专利]一种多个海洋学模型参数的同时率定方法

权利要求书

1.一种多个海洋学模型参数的同时率定方法，其特征在于，包括：

构建地波雷达观测系统，获取表层流场观测数据；

获取研究海域海水层结和水深，由表层流场推导出深度平均的流场；

构建球坐标系下考虑风应力和海表面气压的二维正压海洋伴随同化模型；其中，所述二维正压海洋伴随同化模型包含正向模块、反向模块和梯度模块；所述正向模块的控制方程为：

所述反向模块的控制方程为：

所述梯度模块为：

其中，t代表时间，λ和φ分别是经度和纬度，u和v分别表示λ和φ方向上深度平均流速分量，p为大气压强，ρ为水体密度，a＝Rcosφ，R是地球半径，g是重力加速度，Ω为地球自转角速度，f＝2Ωsinφ是Coriolis参数，A_h是水平涡动粘性系数，ρ_a为空气密度，C_s为风应力拖曳系数，h为静水深，ζ为海表面起伏，为引潮势，C_d为底摩擦系数，K_u和K_v是权重矩阵，理论上是观测误差矩阵的逆矩阵，和为深度平均流速u和v的观测值，ζ_a、u_a和v_a分别是ζ、u和v的伴随变量，Δ是拉普拉斯算子，J是代价函数；

给定二维正压海洋伴随同化模型中风应力拖曳系数和底摩擦系数的经验公式，给出经验公式中经验系数调整策略；其中，给定的风应力拖曳系数的经验公式为：

其中，C_s为风应力拖曳系数，W为10米高度风速，C₀为风速小于11米时的常数分布的风应力拖曳经验系数，k、b、A、B、C为经验系数；

给定的底摩擦系数的经验公式为：

其中，C_d为底摩擦系数，g为重力加速度，C_chezy为Chezy系数，n为曼宁经验系数，α为经验系数；

以所述梯度模块为基础，经验公式中经验系数调整策略如下：

其中，pc代表任一经验系数，pc^old为优化调整前的pc值，pc^new为优化调整后的pc值，ss为调整步长，为代价函数关于经验系数的梯度；

以二维正压海洋伴随同化模型为基础，同化深度平均的流场数据，根据给出的经验系数调整策略，同时对风应力拖曳系数和底摩擦系数经验公式中的经验系数进行优化调整，从而实现对于风应力拖曳系数和底摩擦系数的同时率定。

2.根据权利要求1所述的同时率定方法，其特征在于，获取研究海域海水层结和水深，由表层流场推导出深度平均的流场；包括：

根据研究海域海水层结和水深，求解垂向本征方程得到垂向本征函数；

利用模态分解理论和最小二乘理论，由表层流场构造全水深的流场，进而得到深度平均的流场。

3.根据权利要求1所述的同时率定方法，其特征在于，反向模块的控制方程是针对于同化流速数据而推导出来的。

4.根据权利要求1所述的同时率定方法，其特征在于，所述代价函数关于经验系数的梯度是根据所述梯度模块和分步求导公式求得的。

5.根据权利要求1所述的同时率定方法，其特征在于，以二维正压海洋伴随同化模型为基础，同化深度平均的流场数据，根据给出的经验系数调整策略，同时对风应力拖曳系数和底摩擦系数经验公式中的经验系数进行优化调整，从而实现对于风应力拖曳系数和底摩擦系数的同时率定，包括：

风应力拖曳系数和底摩擦系数的同时率定是指，对风应力拖曳系数和底摩擦系数经验公式中的经验系数进行同时率定，从而实现对具有一定物理意义的风应力拖曳系数和底摩擦系数的同时率定。