1.一种基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)采集气候态数据和海表观测数据,识别涡旋区域;所述气候态数据为历史的海面高度、温度、盐度和密度,所述海表观测数据为实时观测的海面高度、温度、盐度和密度;
(2)对于涡旋区域内的每个网格点,计算涡旋垂向压强异常结构,根据所述涡旋垂向压强异常结构和气候态密度垂向结构计算涡旋密度垂向结构;利用涡旋密度垂向结构和气候态密度垂向结构的坐标映射,将气候态温度垂向结构和气候态盐度垂向结构进行插值,得到涡旋温度垂向结构和涡旋盐度垂向结构;
(3)将海表观测数据与混合层底部重构数据进行线性插值,分别得到温度修正垂向结构、盐度修正垂向结构和密度修正垂向结构;利用所述温度修正垂向结构、盐度修正垂向结构和密度修正垂向结构对涡旋温度垂向结构、涡旋密度垂向结构和涡旋盐度垂向结构进行修正,得到修正后的温度垂向结构、密度垂向结构和盐度垂向结构;
其中混合层底部重构数据为:根据温度阈值选择混合层深度 , 为涡旋区域内第m个垂向网格点,m∈1 N;修正的方法为:将第1 m个垂向网格点处的涡旋温度垂向结构、涡旋密~ ~度垂向结构和涡旋盐度垂向结构分别替换为相应的温度修正垂向结构、盐度修正垂向结构和密度修正垂向结构。
2.根据权利要求1所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法,其特征在于,步骤(2)中,所述涡旋垂向压强异常结构为 ,其中,通过求解涡旋垂向模态的特征方程得到其前两个解 和 ,、为模态系数。
3.根据权利要求2所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法,其特征在于,将 和 时的压强数据代入所述涡旋垂向压强异常结构中,通过联立方程组求解得到 和 ;其中, 时的 通过观测海表压强异常得到, 时 为0, 为涡旋影响深度。
4.根据权利要求1所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法,其特征在于,步骤(2)中,涡旋密度垂向结构 ,其中 为参考密度,为重力加速度,是科氏参数,是海面高度, 是涡旋垂向压强异常结构。
5.根据权利要求1所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法,其特征在于,步骤(2)中,涡旋密度垂向结构 叠加气候态密度垂向结构 得到涡旋密度垂向结构, 。
6.根据权利要求1所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法,其特征在于,步骤(2)中,所述利用涡旋密度垂向结构和气候态密度垂向结构的坐标映射,将气候态温度垂向结构和气候态盐度垂向结构进行插值,得到涡旋温度垂向结构和涡旋盐度垂向结构包括以下步骤:建立涡旋密度垂向结构 与气候态密度垂向结构 的坐标映射关系 ,建立坐标映射关系 的方法为:在涡旋区域的垂向网格点 上,利用插值方法确定每一网格点 处密度 在 上的垂向坐标 ,;
将气候态温度垂向结构插值到 上,再根据所述坐标映射关系 进行
逆映射,得到涡旋区域的垂向网格点上的涡旋温度垂向结构;
将气候态盐度垂向结构插值到 上,再根据所述坐标映射关系 进行
逆映射,得到涡旋区域的垂向网格点上的涡旋盐度垂向结构。
7.根据权利要求1所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法,其特征在于,步骤(3)中,所述根据温度阈值选择混合层深度 的方法为:提取温度较海表温度降低一定阈值 处的深度 ,在涡旋区域的垂向网格点 中选择最后一个小于的网格点为 。
8.一种基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构系统,其特征在于,包括:
涡旋区域识别单元,用于采集气候态数据和海表观测数据,识别涡旋区域;所述气候态数据为历史的海面高度、温度、盐度和密度,所述海表观测数据为实时观测的海面高度、温度、盐度和密度;
温盐密重构单元,对于涡旋区域内的每个网格点,用于计算涡旋垂向压强异常结构,根据所述涡旋垂向压强异常结构和气候态密度垂向结构计算涡旋密度垂向结构;利用涡旋密度垂向结构和气候态密度垂向结构的坐标映射,将气候态温度垂向结构和气候态盐度垂向结构进行插值,得到涡旋温度垂向结构和涡旋盐度垂向结构;
温盐密重构修正单元,用于将海表观测数据与混合层底部重构数据进行线性插值,分别得到温度修正垂向结构、盐度修正垂向结构和密度修正垂向结构;利用所述温度修正垂向结构、盐度修正垂向结构和密度修正垂向结构对涡旋温度垂向结构、涡旋密度垂向结构和涡旋盐度垂向结构进行修正,得到修正后的温度垂向结构、密度垂向结构和盐度垂向结构;
其中混合层底部重构数据为:根据温度阈值选择混合层深度 , 为涡旋区域内第m个垂向网格点,m∈1 N;修正的方法为:将第1 m个垂向网格点处的涡旋温度垂向结构、涡旋密~ ~度垂向结构和涡旋盐度垂向结构分别替换为相应的温度修正垂向结构、盐度修正垂向结构和密度修正垂向结构。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1‑7任一项所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1‑7任一项所述的基于物理约束的海洋涡旋三维温盐密重构方法。