[发明专利]一种基于多层次互动的海啸运动预测方法

摘要

本发明公开了一种基于多层次互动的海啸运动预测方法，该方法包括以下步骤：1)根据实际海啸震源的位置生成层次式网格，建立网格与球面坐标的对应关系及层次网格的交互影响机制；2)对海啸运动方程进行扇形和正方形相结合地离散，根据实际条件设置初始条件和边界条件，求解波动方程来计算海啸运动流通量变化；3)根据海平面的高度设置初始海面高度场，建立海啸运动时粒子网格互动机制和粒子的更新迭代规则，通过粒子与网格的互动来预测海啸的高度。本发明可以快速、逼真地对海啸传播现象进行预测，解决了现有模拟方法只注重于数值仿真、仿真结果不直观、计算效率过慢等问题，用于灾难预防、海啸预警、虚拟仿真等领域，具有一定的实用价值。

主权项

一种基于多层次互动的海啸运动预测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)基于震源互动的海啸区域网格生成(a)以海啸实际发生的震源位置为中心，建立双向自适应的层次网格，该双向自适应的层次网格初始为大尺度的径向圆形网格，从震源产生时沿扇形传播，然后根据海啸的传播逐级渐远地细分；(b)采用九邻域的线性插值将粗网格细分为细网格，同时细网格采用双线性插值对粗网格进行反馈，构建上述层次网格的基于线性插值的交互影响规则；(c)建立多层次网格与球面坐标的对应关系，计算球面坐标下的每个层次网格点的坐标，将基于球面坐标的海啸波动方程映射到上述层次网格上；2)与海底地形互动的海啸运动计算(a)对海啸波动方程进行扇形与正方形网格相结合的有限差分离散：先采用极坐标系下的扇形差分网格离散，当海啸传递到离震源较远的区域时，采用正方形网格离散；(b)依据海岸及岛屿设置刚壁边界的初始法线和初始流通量，以及辐射边界条件的零反射效应；(c)依据地形陡缓程度调整地形系数，将其设置为海啸波动方程的边界条件，求解出每个离散网格点处海啸流通量的变化，得到海啸运动路径和强度衰减值；3)粒子与网格结合的互动海啸高度预测(a)根据基准海平面的高度，采用基于海浪谱的初始波动方程，即某时刻任意网格点上海面高度场的连续函数，设置初始的海面水面高度场；(b)依据海啸流通量变化，采用粒子量化海啸对原始海面高度场的影响，应用自适应算法，在粒子之间行进到一定间距内，在海面对应的区域上动态增补新的粒子；(c)根据粒子所在的网格，计算粒子的叠加偏离高度，将因海啸流通量而增加的高度与原始浪高相叠加，计算得到该网格点处准确的海浪高度。