[发明专利]一种计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法

权利要求书

1.一种计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过近岸海浪模式计算出某一时间段内的波浪场，输出计算波浪破碎参数所需的波浪参数；

步骤2，建立波浪破碎参数计算模型，将步骤1得到的波浪参数作为波浪破碎参数计算模型的输入，通过波浪破碎参数计算模型计算得到波浪破碎参数场；

步骤3，改进普林斯顿海洋模型，使得改进后的普林斯顿海洋模型包含非定常波浪破碎参数化计算方法；

步骤4，将步骤2得到的波浪破碎参数场作为改进后的普林斯顿海洋模型的输入，通过改进后的普林斯顿海洋模型实时模拟包含非定常波浪破碎的海洋动态过程，输出海洋水文要素数据，作为海洋物理过程和海洋生化过程分析的重要参数，进行海洋中动力学过程分析，以及对海洋环境灾害进行预测预报。

2.根据权利要求1所述的计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法，其特征在于，步骤1中，所述的计算波浪破碎参数所需的波浪参数包括波长、波浪谱峰周期和海面有效波高。

3.根据权利要求1所述的计算实时波浪破碎致混合的动态模拟方法，其特征在于，步骤2中，所述的波浪破碎参数场包括波能因子、Charnock数和水侧摩擦速度；所述的波浪破碎参数计算模型包括：

根据公式(1)计算波浪在主频率的相速度C_p(x,y)：

式中，L(x，y)是波长，T(x,y)是波浪谱峰周期，L(x,y)和T(x,y)均由步骤1中的近岸海浪模式输出得到；

根据式(2)计算波能因子α_CB(x,y)：

式中，u_*a(x,y)为空气侧摩擦速度，与风速和粗糙度相关，u_*a(x,y)根据公式(3)计算得到：

式中，k是冯卡门常数，取值0.41；U₁₀(x,y)为海表面十米处风速；z₀(x,y)是海表面空气侧粗糙度，根据式(4)计算得到：

式中，H_s(x,y)是海面有效波高，由步骤1中的近岸海浪模式输出得到；

根据式(5)计算Charnock数β(x,y)：

根据式(6)计算水侧摩擦速度u_*w(x,y)：

u_*a(x,y)＝(ρ_w/ρ_a)u_*w(x,y) (6)

式中，ρ_w为海水密度，ρ_a为空气密度，取

此外，根据式(7)计算海表面摩擦度z_w(x,y)，用于后续步骤3计算：

式中，g是重力加速度。