(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210971939.7 (22)申请日 2022.08.13 (71)申请人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 刘力　陈学恩　 (74)专利代理 机构 青岛海昊知识产权事务所有 限公司 37201 专利代理师 王铎 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种用于海洋潮汐同化研究的改进Nudging 方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于海洋潮汐同化研究 的改进Nudging方法。 本发明针对传统Nudging方 法存在的缺陷， 结合顺序同化方法的更新思想， 先计算模式与观测误差， 然后利用模式和观测误 差进行加权计算Nudging松弛系数， 进一步利用 观测数据对模 型状态进行更新， 实现观测资料与 海洋模式的科学结合， 形成新的潮汐 同化方法。 本发明克服了传统Nudging方法中松弛系数的给 定没有合理依据的缺陷， 基于顺序同化方法中的 更新思想， 科学地给出了新的Nudging松弛系数， 克服了传统Nudging方法在全球海洋模式同化研 究中存在的近岸处潮汐振幅偏小、 导致同化后分 潮迟角偏 差变大的问题， 为进行精确海洋潮汐模 拟给出了一种新的同化方法。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115310295 A 2022.11.08 CN 115310295 A 1.一种用于海洋潮汐同化研究的改进Nudgi ng方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)基于卫星高度计资料进行调和分析， 得到观测分潮调和常数， 同时插值到模式网格 点上， 形成与模式网格对应的观测分潮调和常数Hobs gobs； (2)利用无同化时的海洋潮汐模式结果进行调和分析， 得到无同化时的模式结果的分 潮调和常数Hsim gsim； (3)基于验潮站资料进行调和分析， 得到验潮站资料的分潮调和常数； (4)对数值模式任意网格点位置x， 利用步骤(1)中的观测 分潮调和 常数， 对步骤(2)中 求得的模式分潮调和常数进行评估， 计算分潮潮高偏差η(x)＝[(asim(x)‑aobs(x))2+(bsim (x)‑bobs(x))2]1/2； (5)基于步骤(4)中的各分潮潮高偏差， 选出偏差最大的分潮， 利用这个分潮潮高偏差 作为后续计算中的模式误差， ηa(x)； (6)再利用步骤(3)得到的验潮站资料的分潮调和常数对步骤(1)中的观测分潮调和常 数进行评估， 计算分潮 潮高偏差， 根据步骤(5)中的模式误差的给定方法， 给 出观测误差 c； (7)利用步骤(5)中的模式误差和步骤(6)中的观测误差进行加权计算新的Nudging松 弛系数 (8)利用计算得到的新的Nudging松弛系数， 将利用卫星高度计调和常数 回报的潮汐水 位数据同化到潮汐数值模型中， 得到同化后的模式结果。 2.如权利要求1所述的用于海洋潮汐同化研究的改进Nudging方法， 其特征在于， 步骤 (4)中， asim＝Hsimcosgsim， bsim＝Hsimsingsim， aobs＝Hobscosgobs， bobs＝Hobssingobs。 3.如权利要求1所述的用于海洋潮汐同化研究的改进Nudging方法， 其特征在于， 步骤 (5)中， 当存在多个潮高偏 差大且相近的分潮时， 则将这些分潮潮高偏 差进行加权平均作为 后续计算中的模式误差 ηa(x)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115310295 A 2一种用于海洋潮汐同化研究的改进Nudging方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种海洋潮汐同化方法， 属于海洋科 学数值模拟领域。 背景技术 [0002]潮汐是海洋中最重要的现象之一。 它是在月球和太阳引力作用下形成的海水的周 期性波动。 潮汐是生成 内潮的显著能量源， 能加强深海的湍流混合。 潮汐混合可以增强经向 热量输送， 降低经向温度梯度。 海洋潮汐强迫会导致全球经向翻转环流的加强。 潮汐过程还 会影响到大气与海洋之 间的相互作用以及 海表温度变化。 因此潮汐环流模式中潮汐过程的 准确刻画， 对于研究其他海洋过程也具有极其重要的意义。 由于海洋数值模式仅是海水运 动状态的近似， 故其对潮汐过程的刻画也 不可避免地存在误差 。 [0003]卫星高度计的出现， 为水位资料同化提供了大量的数据， 使同化手段成为更好刻 画海洋潮汐的手段。 Nudging方法及其相关方法在 海洋大气资料同化领域被广泛应用， 特别 是在水位资料同化的潮汐研究中体现出其优势。 [0004]然而在潮汐同化研究中， 传统Nudging方法系数的给定没有确定的判据， 有较大的 随机性。 另外， 在将模型状态收敛于观测状态时， 同化后的结果在某些区域存在 “过度收敛 ” 现象， 造成全球潮汐模型同化后的分潮振幅误差在浅水区较大。 发明内容 [0005]为了弥补传统Nudging方法在全球潮汐同化研究中的不足， 本发明的目的是提供 一种更合理的用于海洋潮汐同化研究的改进Nudging方法， 以克服传统Nudging方法在全球 海洋模式同化研究中存在的同化后近岸处潮汐振 幅偏小、 分潮迟角偏差变大 的问题， 实现 观测资料与模式结果科 学结合的目的。 [0006]本发明是对已有Nu dging方法的改进， 针对传统Nu dging方法存在的缺陷， 结合顺 序同化方法的更新思想， 先计算模式与观测误差， 然后利用模式和观测 误差进行加权的思 想计算Nudging松弛系数， 进一步利用观测数据对模 型状态进 行更新， 实现观测资料与海洋 模式的科 学结合， 形成新的潮汐同化方法。 [0007]本发明的具体技 术方案如下： [0008](1)基于卫星高度计资料进行调和分析， 得到观测分潮调和常数， 同时插值到模式 网格点上， 形成与模式网格对应的观测分潮调和常数Hobs gobs； [0009](2)利用无同化时的海洋潮汐模式结果进行调和分析， 得到无同化时的模式结果 的分潮调和常数Hsim gsim； [0010](3)基于验潮站资料进行调和分析， 得到验潮站资料的分潮调和常数； [0011](4)对数值模式任意网格点位置x， 利用步骤(1)中的观测分潮调和常数， 对步骤 (2)中求得的模式分潮调和常数进行评估， 计算分潮潮高偏差η(x)＝[(asim(x)‑aobs(x))2+ (bsim(x)‑bobs(x))2]1/2； [0012](5)基于步骤(4)中的各分潮潮高偏差， 选出偏差最大的分潮， 利用这个分潮潮高说　明　书 1/4 页 3 CN 115310295 A 3