[发明专利]西北太平洋三维溢油业务化应急预报及评估系统

说明书

本发明公开了西北太平洋三维溢油业务化应急预报及评估系统，系统包括溢油信息快速处理模块、环境信息处理模块、溢油输运模块、溢油风化模块、数据同化模块、集合预报模块、地理信息数据模块、可视化分析模块与系统控制中心模块；本发明能够实现考虑海浪作用下的西北太平洋海域深海溢油三维短期和中长期数值模拟预测及不同垂向扩散方案的应用对比；可以对多种油源信息及溢油类型进行前处理并开展预测；能实时利用现场观测数据和最优插值同化方法对溢油模型外部强迫场进行优化，从而提高预报准确率；可提供集合预报结果；对海洋生态防灾减灾科学研究和管理部门应急反应系统的设计等具有重要实用价值。

技术领域

本发明涉及海上溢油漂移扩散数值模拟技术，特别是深海海域三维数值模拟短期及中长期预测技术，并实现西北太平洋海域的业务化应用领域。

背景技术

在已有溢油输运扩散模拟的研究中，海面溢油的输运扩散主要受到海面风场、海流、波浪及湍流的作用，水下溢油的输运扩散则主要受海流流速和湍流的作用。Reed et al(1994a)建议，在没有破碎波且微风情况下，风速的3.5％赋给油膜漂移速度。但是当风速增加的时候，溢油将被卷夹入水，海流的剪切和波浪的破碎作用不可忽略，已有研究已经证明溢油垂向运动的重要性。Johansen(1984)，Elliot et al.(1986)，Delvigne and Sweeney(1988)，Reed et al.(1994a)等学者的各类现场、实验室或者数值模拟结果均显示了溢油垂向运动的重要性，溢油的自然卷夹过程在溢油归宿模拟中起着重要作用，同时也决定着溢油在海面上的时空分布情况。因此考虑波浪影响下溢油的垂向扩散运动成为目前三维溢油数值模拟的前沿研究，已有的拉格朗日随机游走溢油模拟研究中出现了四种垂向扩散模拟方法，如Giovanni Coppini et al.(2011)，Wang S.D.et al,(2008)，Craig(1994)，Mellor(2004)，Lonin(1999)等人的模拟研究中均采用不同的垂向扩散方案。但尚未有人开展垂向扩散对溢油输运在空间和时间上分布的敏感性分析，也没有相关文献对采用不同垂向扩散模拟方案模拟结果进行对比分析，更没有文献揭示采用哪种方案的模拟结果在实际应用中更符合观测结果。

随着现场观测技术和监测水平的提高，卫星技术的发展和处理该类事故的力量的增强。逐渐积累了海上油井平台处的风场观测资料。同时通常在事故发生后，应急部门将启用卫星、航空遥感以及船舶现场观测来监视溢油漂移情况和附近海流情况。可以预见，海上风、流以及现场事故观测数据将越来越多，那么如何利用这些观测资料来提高溢油输运扩散预报的准确度成为溢油数值预报模型研究的新方向，被提到日程上的新课题，也是在国家“十一五”科技攻关项目课题验收过程中，众多专家和溢油应急决策系统应用单位所关注的问题，同时也是专家们指出的溢油预报模型研究进一步深入的方向。