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基于非结构网格海洋模式的沿海声层析数据同化

朱泽南   2017-08-21

      我实验室沿海声层析研究团队首次成功地将沿海声层析观测数据同化到了非结构网格的海洋数值模式。该成果发表于Journal of Geophysical Research-Ocean。论文第一作者为实验室助理研究员朱泽南,通讯作者是朱小华研究员,第三作者是实验室资深访问海星学者郭新宇教授。

      目前,已有的沿海声层析数据同化研究均是基于结构网格的海洋数值模式。而结构网格的海洋数值模式很难精确再现近岸复杂的岸线和岛屿边界附近复杂的流场结构。该研究首次实现了三角网格的沿海声层析数据同化,得到了声层析观测区域内小岛附近的精细流场结构。数据同化得到的流场与定点ADCP的均方差为0.07 m s-1,优于逆方法(0.12 m s-1)和模式模拟(0.17 m s-1)结果,具有最高的精度。进一步的敏感实验结果表明,数据同化方法在声层析观测数据缺失的情况下比逆方法更为稳定,精度更高。该研究发挥了沿海声层析和三角网格模式各自的优势,相比传统的测流手段和声层析流场反演方法,能够获取更加精确和精细的近岸流场。该研究提出的声层析同化方法对提高近岸流场精度作用显著,进一步拓展了沿海声层析在近岸海洋动力环境监测和预测预报等方面的应用前景。

Zhu, Z.-N., X.-H., Zhu, X., Guo, X., Fan and C., Zhang (2017). Assimilation of coastal acoustic tomography data using an unstructured triangular grid ocean model for water with complex coastlines and islands. J. Geophys. Res. Oceans, 122, doi: 10.1002/2017JC012715.

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1. 三门湾海区由数据同化(黑色)、逆方法(红色)和ADCP(蓝色)得到的(a)落潮和(b)涨潮时刻的垂向平均的流场分布。(c)(d)分别为(a)(b)对应时刻的杨礁附近的流场分布。观测期间杨礁附近(e)M2潮流椭圆和(f)余流的空间分布。