[发明专利]基于卫星遥感的三维海流实时快速分析系统的构建方法

说明书

本发明公开一种基于卫星遥感的三维海流实时快速分析系统的构建方法，利用实时卫星观测海面温度(SST)、海面盐度(SSS)和海面高度异常(SSHa)垂向反演得到的三维温度和盐度场同化现场观测温盐剖面资料得到三维温度和盐度分析场，对三维海流再分析背景场进行地转流订正，以及利用卫星观测海面风场计算风海流，对三维海流再分析背景场进行风海流订正，并基于可视化平台构建三维海流实时快速分析系统。该系统以小型化和快速分析为特点，可以加载到舰船上，为其提供实时海洋环境条件保障，包括海面高度、三维海流、温度、盐度和声场等。

技术领域

本发明属于海洋信息技术领域，具体涉及以提供三维海流实时分析场为目标，以构建三维海流实时快速分析系统(Quick Real-Time Ocean Current Analysis System)为技术支撑，并通过可视化界面将上述分析系统实时输出结果进行展示的海流条件保障系统。

背景技术

海流作为一个重要的海洋环境要素被应用到很多民用和军事领域，例如海上船只航行安全、搜救、溢油灾害处置以及武器平台等。在民用船只航行安全方面，船舶安全一直是航运界非常关注的问题。长期以来,世界各海运国家在船舶安全方面做了大量工作。然而，随着近年来航运业的快速发展，全球范围内的船舶碰撞、搁浅、火灾、爆炸、污染等事故屡屡发生，并造成了严重后果。综合分析这些事故，可以发现，影响船舶航行安全的因素主要有人为因素、船舶因素和环境因素三方面。而在环境因素中，海上环境中的海流条件又对舰船的航行有较大影响。对于军用舰船，除了水面舰艇的海流条件保障，潜艇航行需要水下海流条件的保障。而对于武器平台而言，水下发射导弹、布设水雷、鱼雷攻击都需要提供实时海流条件的保障，以便及时修正战术指挥海流参数。在海上搜救和溢油灾害处理方面，同样离不开海流条件的保障。而对于航天卫星发射的测量船而言，搜寻卫星发射坠海目标时，海流是不可或缺的海洋环境条件之一。

目前利用常规手段对大面积海域的表面海流实施高频率实时观测几乎是不可能的。传统的定点海流测量设备，无法覆盖大面积的探测区域，只能以一个或多个探测点数据代表区域的海流分布，且耗费的人力、物力、财力和时间成本较高。而卫星遥感资料具有覆盖范围广、时间分辨率和空间分辨率高的特点，研究如何利用实时或准实时获取的卫星遥感资料开展海流反演，具有重要的理论和实践意义。美国国家航空航天局利用卫星测高、测温和测风资料基于地转平衡、Ekman和Stommel剪切动力学以及海表浮力梯度补偿模型构建了实时海洋表层流分析场(Ocean Surface Current Analysis Real-Time,OSCAR)。但对于获取三维实时海流分析场的方法研究尚并不多见。因此，研究一种小型化的三维海流实时快速分析系统加载到舰船上，为舰船航行等提供实时自主海洋环境保障，势在必行。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于卫星遥感的三维海流实时快速分析系统的构建方法。本发明利用实时或准实时卫星观测海面温度(SST)、海面盐度(SSS)和海面高度异常(SSHa)垂向反演得到的三维温度和盐度场同化现场观测温盐剖面资料得到三维温度和盐度分析场，对三维海流再分析背景场进行地转流订正，以及利用卫星观测海面风场计算风海流，对三维海流再分析背景场进行风海流订正，并基于可视化平台构建三维海流实时快速分析系统。该系统以小型化和快速分析为特点，可以加载到舰船上，为其提供实时海洋环境条件保障，包括海面高度、三维海流、温度、盐度和声场等。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于卫星遥感的三维海流实时快速分析系统的构建方法，包括以下步骤：

(1)利用海洋再分析产品中的海流再分析数据，获取目标海域逐日海流的三维空间分布，获得逐日实时海流背景场；

(2)将获取的实时或准实时卫星观测海面温度(SST)、海面盐度(SSS)和海面高度异常(SSHa)向水下延拓，获取温度和盐度的三维结构分析场；