SWAN模式及數(shù)據(jù)同化技術(shù)在海浪預報中的試驗研究和應用.pdf

1、中國海洋大學博士學位論文SWAN模式及數(shù)據(jù)同化技術(shù)在海浪預報中的試驗研究和應用姓名：王毅申請學位級別：博士專業(yè)：物理海洋學指導教師：蔣興偉201106SWAN模式及數(shù)據(jù)同化技術(shù)在海浪預報中的試驗研究和應用2中得到了支持和驗證，它們的主要作用有兩點：第一是顯著改進了對低風速充分成長狀態(tài)風浪的模擬效果，第二是顯著改進了對海浪譜高頻部分的模擬效果。海浪高頻譜的改進對有效波高預報的意義可能不大，但對于計算依賴于海浪譜高階矩的譜峰度、譜寬度、波生

2、應力等特征量則至關(guān)重要。影響海浪預報可靠性的另外一個重要因素是海浪預報初始場。眾所周知，要在海洋上獲得觀測數(shù)據(jù)非常困難。從二十世紀八十年代開始，由于海洋衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，人們開始能夠獲得大量的近實時海浪觀測數(shù)據(jù)，使得通過數(shù)據(jù)同化方法改進海浪預報成為可能。我國目前正在積極發(fā)展高度計衛(wèi)星遙感應用技術(shù)，不久就會有來自于我國高度計衛(wèi)星的實時海浪觀測數(shù)據(jù)，這對我國海浪預報業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)水平提高是一個極大的促進。本文充分調(diào)研了國內(nèi)外關(guān)于海浪同化

3、背景場誤差協(xié)方差矩陣的研究以及關(guān)于TopexPoseidon和Jason1衛(wèi)星高度計有效波高觀測誤差的驗證分析，用最優(yōu)插值方法為SWAN模式增加了一個海浪同化模塊。其中的海浪譜重構(gòu)方法采用了歐洲中心（EuropeanCentrefMediumRangeWeatherFecasts，簡稱ECMWF）的海浪同化方案：首先把海浪譜區(qū)分為風浪譜和涌浪譜，在風浪情況下認為有效波高在同化前后的差別主要來源于對風速的修正；在涌浪情況下假定傳播時間和波

4、陡不變，同化前后的特征頻率由同化前后的有效波高直接確定。本文的最優(yōu)插值同化模式和參數(shù)化改進工作都是建立在SWAN（Booijetal1999）模式基礎(chǔ)之上。SWAN模式最初被設(shè)計為淺海小尺度海浪模式，但是近年來該模式發(fā)展為可以用于任意尺度（TheSWANteam2006）。在此之前，國家海洋環(huán)境預報中心已經(jīng)利用SWAN模式建立了西北太平洋及中國近海的海浪預報系統(tǒng)。本文把SWAN模式改進用于全球海浪預報，模擬了2009年全年的日常海浪預報