[发明专利]一种基于并行模式下的风暴潮精细化模拟方法

权利要求书

1.一种基于并行模式下的风暴潮精细化模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：获取并整理研究海域的沿海水深地形数据、海岸线数据和历史台风观测数据，进而分别建立研究海域的沿海水深地形数据库、海岸线数据库和历史台风数据库；

S102：根据研究海域的海洋环境特点和实际模拟需求，确定海洋动力模型的海上开边界位置；根据所述海岸线数据库，确定海洋动力模型的海岸线边界位置，进而为海洋动力模型设置由海上开边界和海岸线边界组成的闭合边界，得到设置好边界的海洋动力模型；

S103：根据所述闭合边界，采用SMS软件生成三角网格，以将所述闭合边界所组成的闭合区域网格化；

S104：根据所述水深地形数据库，采用插值算法对所有所述三角网格的顶点的水深进行计算，得到所述海洋动力模型运行所述需要的水深数据，进而为所述设置好边界的海洋动力模型赋予水深数据，得到设置好水深数据的海洋动力模型；

S105：根据所述历史台风数据库，采用风场模型，生成风场文件和气压场文件；并利用全球潮汐模型生成所述海上开边界处的所有所述三角网格的顶点的潮汐调和常数，并将所述潮汐调和常数设置为所述设置好水深数据的海洋动力模型的潮汐开边界，得到最终海洋动力模型；

S106：将所述风场文件、所述气压场文件和所述潮汐开边界作为强迫场，采用所述最终海洋动力模型，基于并行计算方法计算得到研究海域的模拟风暴异常水位L；

S107：将潮汐开边界作为强迫场，采用所述最终海洋动力模型，基于并行计算方法计算得到研究海域的模拟天文潮水位L1；

S108：根据所述风暴异常水位L和所述天文潮水位L1，计算得到研究海域的模拟风暴潮增水D。

2.如权利要求1所述的一种基于并行模式下的风暴潮精细化模拟方法，其特征在于：步骤S102中，所述海洋动力模型采用FVCOM海洋动力模型。

3.如权利要求1所述的一种基于并行模式下的风暴潮精细化模拟方法，其特征在于：步骤S103中，根据所述闭合边界，采用SMS软件生成三角网格，以将所述闭合边界所组成的闭合区域网格化时，使用SMS软件中的基于闭合区间生成不规则三角网格模块生成三角网格；采用外海粗网格、近岸精细网格的网格剖分原则对沿岸海域、近海海域和外海海域分别进行三角形网格划分，建立能够准确拟合岸线的高分辨率非结构网格，以达到精细化模拟的目的；

其中，近海海域的三角网格的分辨率范围为[30,50]米，沿岸海域的三角网格的分辨率范围为[100,300]米，且沿着海岸线向外海的海上开边界方向，距离每增加x，三角网格的分辨率增加2000米；在外海的海上开边界区域，三角网格的分辨率为10千米；不同网格分辨率之间平滑过渡，保证岸线地形的准确性，而且固边界条件采用“干/湿”方法，以对漫滩淹没进行精确模拟；其中，x为预设值，且大于0。

4.如权利要求1所述的一种基于并行模式下的风暴潮精细化模拟方法，其特征在于：步骤S104中，所述插值算法为双线性插值算法。

5.如权利要求1所述的一种基于并行模式下的风暴潮精细化模拟方法，其特征在于：步骤S105中，所述风场模型采用Jelesnianski模型；所述全球潮汐模型采用OTIS全球潮汐模型；利用全球潮汐模型生成海上开边界处的所述三角网格点的潮汐调和常数时，提取OTIS全球潮汐模型中的M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1和Q1共8个分潮的调和常数，作为所述设置好水深数据的海洋动力模型的潮汐开边界。

6.如权利要求1所述的一种基于并行模式下的风暴潮精细化模拟方法，其特征在于：步骤S106和步骤S107中，所述的并行计算方法，是将计算区域分为K个可用于所述最终海洋动力模型计算的子域，每个子域对应一个处理器，采用所述最终海洋动力模型分别对各子域进行计算；其中，所述计算区域为所述闭合边界所组成的闭合区域，子域划分方法使用多层划分算法，子域分区数K根据实际需求确定。