《三維海洋模式空間分布參數設定的伴隨法實現及套用》是依託浙江大學，由張繼才擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三維海洋模式空間分布參數設定的伴隨法實現及套用
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：張繼才
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
陸架海的流場動力機制重要而複雜。目前渤、黃、東海流場的模擬誤差較大，相關研究結果仍存在分歧，其中一個重要原因是模式對關鍵物理過程（如底摩擦和渦動粘性效應）的參數化策略不夠準確，前人大多將模式控制參數（如底摩擦係數和垂向渦動粘性係數）設定為全區常數或分區常數，本項目提出空間分布的參數設定並在三維海洋模式中實現。通過同化衛星高度計資料（T/P、Jason-1和Jason-2）、驗潮站水位資料和海流觀測資料，本項目擬以三維潮流模式為例，藉助伴隨同化方法實現控制參數的空間分布設定，進而給出空間分布參數設定支持下的三維海洋模式底摩擦效應和渦動粘性效應的最優參數化策略及其對潮流結構的影響，並就空間分布參數反演過程中出現的反問題不適定現象給出應對方法。空間分布參數設定可更為合理地對海洋物理過程進行參數化，有助於提高數值模擬的準確性，對進一步了解海洋動力機制具有重要的科學意義。
結題摘要
陸架海的流場動力機制重要而複雜。渤、黃、東海流場的模擬誤差較大，相關研究結果仍存在分歧，其中一個重要原因是模式對關鍵物理過程（如底摩擦和渦動粘性效應）的參數化策略不夠準確，前人大多將模式控制參數（如底摩擦係數和垂向渦動粘性係數）設定為全區常數或分區常數，本項目提出了空間分布的參數設定並在海洋模式中實現。 通過同化衛星高度計資料、驗潮站水位資料和海流觀測資料，本項目藉助伴隨同化方法實現了控制參數的空間分布設定，比較了不同參數化方案對於海洋數值模擬精度的影響，並就空間分布參數反演過程中出現的反問題不適定現象給出了應對方法。三年的課題執行期內，申請人及其合作者圍繞上述研究主題和研究目標，開展深入研究，取得了系列成果，業已正式發表的總計9篇國際SCI期刊論文，其中申請人第一/通訊作者3篇，並有數篇論文在審，將來有望取得更為深入的研究成果。本課題取得的重要結果如下： （1）對底摩擦效應的線性和非現性參數化方案進行了比較研究，結果顯示，如果將底摩擦係數設定為全區常數，則非線性參數化方案的模擬結果要優於線性參數化方案；然而，在空間分布設定下，兩者模擬得到的水位場和潮流場僅有細微差別．從能量耗散的角度對這一現象進行了解釋。這項工作進一步證明了空間分布參數設定的合理性，可為其它模型提供參考和借鑑，空間分布參數及其伴隨實現方法已在風暴潮模型及生態系統動力學模型中得到成功套用。 （2）在空間分布參數設定的實現過程中，獨立變數的個數是非常重要的影響因素。獨立變數過多，會增加反問題的不適定性；獨立變過量過少，則無法充分體現參數的空間變化性。針對這一矛盾，申請人及合作者以潮汐模式開邊界為研究對象，開發了一種新方法。這種方法通過尋找開邊界特徵點，並把特徵點作為獨立變數，達到了減少獨立變數個數的同時保持空間變化性的目的。數值實驗的結果表明我們開發的方法具有良好的適用性，對於其他問題具有借鑑意義。 （3）對內潮模式開邊界條件反演、結合衛星高度計資料提取三維海流信息等問題開展研究，取得了研究成果。 空間分布參數設定可更為合理地對海洋物理過程進行參數化，本課題所取得的成果有助於提高數值模擬的準確性，對進一步了解海洋動力機制具有重要的意義。
