全球高分辨率海洋环境预报方法及预报系统

本申请实施例涉及海洋科学，尤其涉及一种全球高分辨率海洋环境预报方法及预报系统。

背景技术：

1、海洋环境预报是基于对海洋过去和当前状态及其演变规律的认识，利用数值模式、观测和资料同化等手段，对多种时空尺度上的海洋现象和海洋状况(如海温、盐度、海流、海表高度、潮汐、海冰等)进行模拟、分析和预测。利用海洋环境预报系统可以预测未来全球范围的多时空尺度的海洋环境状况。随着全球气候变化及其对海洋环境影响的日益显著，对高精度及高可靠性的海洋环境预报需求不断增长。传统海洋环境预报系统面临诸多挑战，诸如数据同化效率低、预报时效性差、模型集成复杂度高等问题。因此，开发一种高效精确的海洋预报方法及预报系统显得尤为重要。

技术实现思路

1、为解决上述问题，第一方面，本申请实施例提供一种全球高分辨率海洋环境预报方法，包括以下步骤：检测大气强迫场、观测场和模式初始场数据的完备性；利用集合最优插值同化方法同化多源海洋观测数据，并根据同化结果生成预报初值；根据所述预报初值以及全球高分辨率海洋环流模式，预报未来海洋环境要素。

2、可选的，所述多源海洋观测数据包括：海表面高度数据(sla)、温盐廓线数据(t/s)、海表面温度数据(sst)。

3、可选的，所述利用集合最优插值同化方法同化多源海洋观测数据的步骤包括：利用海洋环流模式模拟的历史状态数据生成静态样本，该静态样本用于构建集合最优插值同化方法所需的背景误差协方差矩阵；获取和处理海洋观测数据，生成多源海洋观测数据集；利用集合最优插值同化方法对所述多源海洋观测数据集和全球高分辨率海洋环流模式模拟结果进行融合同化，获得所述同化结果。

4、可选的，所述利用集合最优插值同化方法同化多源海洋观测数据，生成预报初值的步包括：

5、将所述同化结果与原始预报结果的差值平均分配到分析增量更新试验的每一个时间积分步上，得到所述预报初值。

6、可选的，所述全球高分辨率海洋环流模式读入大气强迫场，所述大气强迫场包括：向上的短波辐射、向下的短波辐射、向下的长波辐射、降水、海表面气压、10m大气密度、10m大气比湿、10m气温、10m经向/纬向风速和径流。

7、可选的，所述海洋环流模式采用正交曲线网格，将北极极点分成了两个，分别位于北半球陆地上55°n、95°e和55°n、85°w。

8、第二方面，本申请实施例还提供一种全球高分辨率海洋环境预报系统，包括：完备性检测单元，用于检测大气强迫场、观测场和模式初始场数据的完备性；同化单元，用于利用集合最优插值同化方法同化多源海洋观测数据，并根据同化结果生成预报初值；预报单元，用于根据所述预报初值以及全球高分辨率海洋环流模式，预报未来海洋环境要素。

9、与现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有以下优点：本申请采用集合最优插值(enoi)同化方法，可以避免参数选择的人为性以及观测变量与模式变量之间时间、空间分辨率的匹配性问题等缺点。本申请在海洋模式中引入“分析增量更新”(iau)技术，同时读取同化后的初始场变量和未经过同化的初始场变量进行调整匹配，缓解了观测与模式间的不协调性，得到更加稳定适应的预报初始场，避免了模式运行时和观测数据之间引起不必要的冲击。

技术特征：

1.一种全球高分辨率海洋环境预报方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的全球高分辨率海洋环境预报方法，其特征在于，所述多源海洋观测数据包括：海表面高度数据(sla)、温盐廓线数据(t/s)、海表面温度数据(sst)。

3.如权利要求1所述的全球高分辨率海洋环境预报方法，其特征在于，所述利用集合最优插值同化方法同化多源海洋观测数据的步骤包括：

4.如权利要求1所述的全球高分辨率海洋环境预报方法，其特征在于，所述利用集合最优插值同化方法同化多源海洋观测数据，生成预报初值的步包括：

5.如权利要求1所述的全球高分辨率海洋环境预报方法，其特征在于，所述全球高分辨率海洋环流模式读入大气强迫场，所述大气强迫场包括：向上的短波辐射、向下的短波辐射、向下的长波辐射、降水、海表面气压、10m大气密度、10m大气比湿、10m气温、10m经向/纬向风速和径流。

6.如权利要求1所述的全球高分辨率海洋环境预报方法，其特征在于，所述全球高分辨率海洋环流模式采用正交曲线网格，将北极极点分成了两个，分别位于北半球陆地上55°n、95°e和55°n、85°w。

7.如权利要求1所述的全球高分辨率海洋环境预报方法，其特征在于，根据所述预报初值以及全球高分辨率海洋环流模式，在预报未来海洋环境要素步骤之后，进一步包括：将所述预报得到的结果插值成规则经纬网格上的结果。

8.一种全球高分辨率海洋环境预报系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结本申请涉及一种高分辨率全球海洋环境预报方法，包括以下步骤：检测大气强迫场、观测场和模式初始场数据的完备性；利用集合最优插值同化方法同化多源海洋观测数据，并根据同化结果生成预报初值；根据所述预报初值以及海洋环流模式，预报未来海洋环境要素。本申请能够提升全球海洋环境预报的预报效率及预报稳定性。技术研发人员：于子棚,林鹏飞,林壬萍,刘海龙,郑伟鹏,王鹏飞受保护的技术使用者：中国科学院大气物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/29