[发明专利]一种密度跃层要素变化对内潮影响程度的分析方法

说明书

本发明提供了一种密度跃层要素变化对内潮影响程度的分析方法，属于内潮模拟技术领域。方法包括：S1、选取海洋地区地形的种类，设置地形参数和密度跃层参数，密度跃层参数包括强度、深度和厚度，计算得到初始密度场；S2、施加开边界内潮流速强迫，进行内潮模拟，输出水平流速、海洋温度和海洋盐度分布；S3、利用海洋温度和海洋盐度计算海水密度；S4、改变密度跃层参数，重复步骤S2‑S3；S5、根据水平流速和海水密度的分布差异，分析密度跃层参数变化对内潮强度和/或海洋密度的影响。本发明通过参数化密度跃层层结要素，并分析不同密度跃层参数下内潮强度和海洋密度的差异，可定量分析出密度跃层的不同要素对内潮的影响程度。

技术领域

本发明涉及内潮模拟技术领域，特别涉及一种密度跃层要素变化对内潮影响程度的分析方法。

背景技术

内潮是具有潮汐频率的一种低频内波，是海洋内部机械能再分配的重要媒介，其强弱直接决定了等密度面的起伏程度。内潮及其强度变化在生产生活的诸多领域都产生了重要影响。例如，内潮导致的海水混合或内部等密度面的升降会使海洋内部发生大幅度波动，水下传播的声信号与内界面在不同角度发生反射与折射，进而改变水下信号传播速度和传播方向，最终造成声道的改变以及声信号的破坏，严重妨碍水下通讯以及目标的探测，航行中的潜艇遇到较强的内潮时，其稳定性和安全性都将面临巨大挑战。因此，研究内潮强度的影响因素在海洋渔业生产、舰艇安全、港口开发、能源开发和环境保护等方面具有非常重要的价值。

海水密度层结变化，尤其是密度跃层处的层结变化对内潮如内潮强度或等密度面的起伏程度影响重大。密度跃层的深度、厚度和强度的改变均可以显著影响内潮，对于密度跃层的这三个主要要素分别在多大程度上影响内潮强度是人们所关心的。当下模型大多基于真实观测资料得到的海洋密度层结及其变化对内潮展开模拟和预报，然而，不同观测资料中密度跃层的深度、强度和厚度是同步变化的，无法定量地分离和提取密度跃层各要素（深度、厚度和强度）对内潮的影响程度。而且，目前的模型只能预报单一地形下层结变化对内潮强度的影响，而内潮源地地形复杂多样，如陆坡、海山、海脊海域均存在明显的内潮，单一地形模型显然无法准确捕捉复杂地形下层结要素对内潮的影响程度，适应性有待提高。

发明内容

针对以上现有技术中的问题，本发明提供了一种密度跃层要素变化对内潮影响程度的分析方法。

为实现上述目的，本发明具体通过以下技术实现：

本发明提供了一种密度跃层要素变化对内潮影响程度的分析方法，包括以下步骤：

S1、选取用于模拟海洋地区地形的种类，设置地形参数和密度跃层参数，所述密度跃层参数包括强度、深度和厚度，基于所述强度、所述深度和所述厚度数据计算得到初始密度场；

S2、施加开边界内潮流速强迫，进行内潮模拟，输出水平流速、海洋温度和海洋盐度分布；

S3、利用输出的所述海洋温度和所述海洋盐度计算海水密度的分布；

S4、改变所述密度跃层参数，重复步骤S2-S3；

S5、根据输出的所述水平流速和计算得到的所述海水密度的分布差异，分析所述密度跃层参数变化对内潮强度和/或海洋密度的影响。

进一步地，步骤S1中，所述海洋地区地形的种类包括陆坡地形、海山地形和海脊地形。

更进一步地，所述陆坡地形采用第一公式表示，所述第一公式包括：

；

其中，h_slope(x)为陆坡处海洋深度，H为海底深度，h_s为陆坡最浅深度，L_s为陆坡长度，x_s为西边界位置，x为东西方向地形坐标，tanh表示双曲正切函数。

更进一步地，所述海山地形和所述海脊地形采用第二公式表示，所述第二公式包括：