海浪模式SWAN教学

前言

海浪是海洋中最为活跃的动力因素之一，它影响着海洋生态环境的平衡和变化、海洋工程的设计和建造、海上交通的安全和效率等。因此，对海浪的精确模拟具有重要的科学价值和应用意义。目前最成熟的海浪模拟方法是海浪数值模式，现已发展到第三代海浪数值模式，其中SWAN（Simulating Waves Nearshore）是第三代海浪数值模式的杰出代表，具有稳定性好、精度高的优势。SWAN综合考虑了波浪传播、折射、浅化、破碎和非线性波波相互作用的影响，通过求解动谱平衡方程来预测波浪的运动状态，能够模拟远海、近岸、河口等不同环境的波浪。经过多年开发，SWAN具备成熟的使用生态，支持笛卡尔坐标系和球坐标系，适用于结构化和非结构化网格，提供了丰富的物理参数化源项，配置了多种辅助工具和接口。现阶段，SWAN已被广泛应用于海洋水文、海洋工程、海洋能源等领域。

为助从业者更好地掌握SWAN，海象云课堂开设SWAN海浪模式培训课程。培训内容涵盖SWAN海浪模式的基础理论、建模方法、案例实践、结果分析、参数调整等方面，为学员提供全面的学习体验，欢迎对SWAN感兴趣的同学报名参加。

课程重点

（1）从入门到进阶，从基础讲起，零基础也可学习，结合深度学习，适合拓展提高

（2）从基础理论至真实案例，从Linux命令至模式后处理，内容系统丰富

（3）与实际科研、业务与工程应用案例结合，兼顾深度与广度，实用性强

（4）提供大量前后处理程序，克服编程难点，节约入门时间

（5）专属助学群，长期解答课程以及后续应用的问题，无忧学习

课程特色

（1）SWAN不同模拟场景的要点分析与方案优化

（2）SWAN的参数率定调整

（3）SWAN与深度学习技术相融合

（4）SWAN前后处理程序系统全面

课程内容

专题一

SWAN理论基础

（1）海浪数值模式的发展与应用

（2）SWAN的控制方程介绍

（3）SWAN的数值离散方案

（4）SWAN源汇项参数化介绍

专题二 Linux基础

（1）Linux系统介绍

（2）Linux基础命令

（3）环境变量设置与管理

专题三 SWAN的安装

（1）SWAN代码获取

（2）串行和共享内存的SWAN安装

（3）分布式内存的SWAN+ADCIRC安装

专题四 SWAN前处理

（1）基础地形资料的获取

（2）常用风场资料的获取

（3）基于程序自动化制作矩形网格

（4）基于程序和SMS制作三角网格

（5）风场驱动文件制作

（6）SWAN控制文件设置

专题五 模式运行案例

（1）ERA5风场驱动下的深海波浪模拟

python自动下载ERA5数据

开边界文件制作

SWAN运行要点详解

（2）CCMP风场驱动下的近岸浪模拟

CCMP风场处理

三角网格质量检查

近岸浪模拟注意事项

（3）典型台风浪后报及基于WRF风场的预报

Holland等台风合成风场构建

基于合成风场的台风浪后报

基于WRF风场的台风浪预报

专题六 SWAN后处理

（1）地图库的使用（不同投影地图，岸线水深图，路径图）

（2）各类图的绘制（站点序列图、二维场图、矢量图、散点图、海浪谱图等）

（3）浮标、卫星高度计数据的下载和检验

（4）误差计算与泰勒图的绘制（常用误差指标计算，误差分布图，泰勒图）

专题七 参数率定调整

（1）模式运行常用参数

（2）不同场景下参数率定要点

（3）源项绘图与分析

（4）TOPSIS法评估最优参数组合

专题八 模式启动与嵌套

（1）SWAN热启动

（2）SWAN自嵌套

（3）WAVE WATCH III与SWAN嵌套

专题九 SWAN与机器学习结合

（1）SWAN和神经网络结合的单点波浪预报

（2）SWAN和神经网络结合的区域波浪预报

专题十 答疑

（1）基于adcirc+swan耦合的非结构网格并行计算

（2）讨论与答疑