(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211137747.2 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 国家海洋环境预报中心 地址 100000 北京市海淀区大慧寺8号 (72)发明人 高姗　季轩梁　郑静静　王兆毅　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 专利代理师 何明伦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 16/11(2019.01) G01D 21/02(2006.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种近海生态 环境数值预报方法及系统 (57)摘要 一种近海生态环境数值预报方法， 包括： 收 集多种类的海洋相关数据得到卫星遥感海表温 度、 叶绿素a浓度、 观测数据和其它海洋数据， 利 用相关数据制作驱动场、 开边界和初始场； 根据 各海域优化参数方案对物理模式和生态模式优 化， 用驱动场、 开边界和初始场耦合物理模式和 生态模式， 并开展数据同化修正模式初始场得到 物理模式模拟预报结果和生态模式模拟预报结 果， 并对其进行插值分层、 海洋 灾害与环境 分析、 检验归档得到静态预报图、 解释应用分析结果和 校验归档结果， 能更全面且有针对性地刻画具有 环境差异性和模 型统一性的近海生态环境， 包括 氮、 磷、 硅、 氧、 碳多源生物地球化学循环过程(尤 其是磷循环)， 利于提高近海生态环境刻画的细 致程度。 权利要求书4页 说明书12页 附图2页 CN 115526038 A 2022.12.27 CN 115526038 A 1.一种近海生态 环境数值预报方法， 其特 征在于， 包括： 获取海表温度数据、 海表叶绿素a浓度数据、 观测数据以及其它海洋数据， 并根据所述 海表温度数据、 所述海表叶绿素a浓度数据、 所述观测数据、 所述其它海洋数据进行融合处 理， 得到用于数据同化的观测数据； 获取驱动场数据、 开边界数据和各海域预测要求， 根据所述各海域预测要求在所述驱 动场数据中提取出未来120小时强迫场数据， 根据所述各海域预测要求在所述开边界数据 中提取出月平均开边界数据， 根据所述各海域预测要求在和所述初始场数据中提取出每日 初始场数据； 根据预设的各海域优化参数方案对物理模式和生态模式进行优化， 并利用所述未来 120小时强迫场数据、 所述月平均开边界数据以及所述每日初始场数据， 耦合运行所述物理 模式和所述生态模式， 同时利用所述数据同化的观测数据， 开展海表温度和叶绿素a浓度的 数据同化 修正模式初始场， 得到物理模式模拟预报结果和生态模式模拟预报结果； 对所述物理模式模拟预报结果和所述生态模式模拟预报结果进行插值分层、 海洋灾害 与环境分析以及检验与归档， 得到静态预报图、 解释应用分析 结果和校验 归档结果。 2.根据权利要求1所述的近海生态环境数值预报方法， 其特征在于， 所述获取驱动场数 据、 开边界数据和各海域预测要求， 根据所述各海域预测要求在所述驱动场数据中提取出 未来120小时强迫场数据， 根据所述各海域预测要求在所述开边界数据中提取出月平均开 边界数据， 根据所述各海域预测要求在和所述初始场数据中提取出每日初始场数据， 步骤 包括： 获取驱动场数据和各海域预测要求， 并根据 所述各海域预测要求在所述驱动场数据中 提取出物理模式和生态模式耦合模拟所需的未来120小时强迫场数据； 获取开边界数据和所述各海域预测要求， 并根据 所述各海域预测要求在所述开边界数 据中提取 出物理模式和生态模式耦合模拟所需的月平均开 边界数据； 获取所述初始场数据和所述各海域预测要求， 并根据所述各海域预测要求在所述初始 场数据中提取 出物理模式和生态模式耦合模拟所需的每日初始场数据。 3.根据权利要求1所述的近海生态环境数值预报方法， 其特征在于， 所述根据 预设的各 海域优化参数方案对物理模式和生态模式进 行优化， 并利用所述未来 120小时强迫场数据、 所述月平均开边界数据以及所述每日初始场数据， 耦合运行所述物理模式和所述生态模 式， 同时利用所述数据同化的观测数据， 开展海表温度和叶绿素a浓度的数据同化修正模式 初始场， 得到物理模式模拟预报结果和生态模式模拟预报结果， 步骤 包括： 基于物理预报模式， 根据各海域优化参数方案对所述物理模式进行优化， 利用所述未 来120小时强迫场数据、 所述月平均开边界数据、 所述每日初始场数据， 耦合运行所述物理 模式和所述生态模式， 得到物理模式模拟预报结果； 其中， 所述物理模式模拟预报结果包括 每小时输出的水平uv流速、 温度以及盐度； 基于生态预报模式， 根据各海域优化参数方案对所述生态模式进行优化， 利用所述未 来120小时强迫场数据、 所述月平均开边界数据、 所述每日初始场数据， 耦合运行所述物理 模式和所述生态模式， 得到生态模式模拟预报结果； 其中， 所述生态模式模拟预报结果包括 每小时输出的Chl1叶绿素a浓度、 Chl2叶绿素a浓度、 大型浮游 植物生物量、 小型浮游 植物生 物量、 中型浮游动物生物量、 小型浮游动物生物量、 颗粒氮含量、 颗粒硅含量、 硝酸盐浓度、权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115526038 A 2氨盐浓度、 硅酸盐浓度、 磷酸盐浓度、 溶解无机碳浓度、 海水总碱度和溶解氧浓度； 根据预设的各海域优化参数方案对所述物理模式和所述生态模式模拟预报结果进行 优化， 其中， 所述各海域优化参数方案是基于渤黄海、 黄东海以及南海三者各自的海洋生态 系统结构、 海洋生态系统功能以及时空演变规 律确定的； 所述数据同化过程是在耦合运行物 理模式和生态模式的同时， 利用所述数据同化的观 测数据， 逐日开展海表温度的数据同化以及逐月开展叶绿素a浓度的数据同化， 得到海表温 度数据同化结果和叶绿素a浓度数据同化结果， 利用所述同化结果修正物理模式和 生态模 式耦合模拟所需的初始场数据， 参与耦合运行物理模式和 生态模式， 得到物理模式模拟预 报结果和生态模式模拟预报结果。 4.根据权利要求1所述的近海生态环境数值预报方法， 其特征在于， 所述对所述物理模 式模拟预报结果和所述生态模式模拟预报结果进 行插值分层、 海洋灾害与环境分析以及检 验与归档， 得到静态预报图、 解释应用分析 结果和校验 归档结果， 步骤 包括： 对所述物理模式模拟预报结果和所述生态模式模拟预报结果进行插值分层， 得到静态 预报图； 对所述物理模式模拟预报结果和所述生态模式模拟预报结果进行海洋灾害与环境分 析， 得到解释应用分析 结果； 对所述物理模式模拟预报结果和所述生态模式模拟预报结果进行校验与归档， 得到校 验归档结果。 5.一种近海生态环境数值预报系统， 其特征在于， 所述近海生态环境数值预报系统包 括： 数据收集处理子系统， 用于获取海表温度数据、 海表叶绿素a浓度数据、 观测数据以及 其它海洋 数据， 并根据所述海表温度数据、 所述海表叶绿素a浓度数据、 所述观测数据、 所述 其它海洋数据进行融合处 理， 得到用于数据同化的观测数据； 数据收集处理子系统， 还用于获取驱动场数据、 开边界数据和各海域预测要求， 根据 所 述各海域预测要求在所述驱动场数据中提取出未来120小时强迫场数据， 根据所述各海域 预测要求在所述开边界数据中提取出月平均开边界数据， 根据所述各海域预测要求在和所 述初始场数据中提取 出每日初始场数据； 预报模式运行子系统， 用于根据预设的各海域优化参数方案对物理模式和生态模式进 行优化， 并利用所述未来 120小时强迫场数据、 所述月平均开边界数据以及所述每日初始场 数据， 耦合运行所述物理模式和所述生态模式， 同时利用所述数据同化的观测数据， 开展海 表温度和叶绿素a浓度的数据同化修正模式初始场， 得到物理模式模拟预报结果和 生态模 式模拟预报结果； 产品制作发布子系统， 用于对所述物理模式模拟预报结果和所述生态模式模拟预报结 果进行插值分层、 海洋灾害与 环境分析以及检验与归档， 得到静态预报图、 解释应用分析结 果和校验 归档结果。 6.根据权利要求5所述的近海生态环境数值预报系统， 其特征在于， 所述数据收集处理 子系统包括： 卫星遥感海表温度数据收集处 理模块， 用于获取海表温度数据； 卫星遥感叶绿素a浓度数据收集处 理模块， 用于获取海表叶绿素a浓度数据；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115526038 A 3