NAO.99b海潮模型的详解教程

NAO.99b模型是由日本国家天文台开发的全球潮汐模式，基于二维非线性浅水方程。该模型具有较高的分辨率，网格间距为0.5°×0.5°，网格数为720×360，覆盖的经度范围为0.25°～359.75°E，纬度范围为89.75°S～89.75°N。该模型将5a的T/P高度计资料同化到动力模型中，并给出了包括K1、O1、P1等在内的16个分潮的调和常数。

NAO.99b 模型在潮汐模拟和预测方面具有较高的精度和可靠性，广泛应用于海洋学、气象学、地球物理学等领域。该模型可以模拟潮汐的周期性变化，预测潮汐的高度和流向，还可以用于研究潮汐对地球自转、地球重力场、海洋环流等的影响。

分潮常数是一个天文和海洋学概念，是指潮汐变化中分解出来的单个振动，是潮差的一半。H 和 K 是分潮的调和常数，其中 H 是分潮振幅，K 是分潮迟角，即假想天体上中天到该地分潮高潮的时间间隔。

1 VMware16+Ubuntu20安装步骤

首先如下公众号下载安装包

其次按照如下步骤安装 VMware16+Ubuntu20，版本一定要对应好，要不然会产生不搭配的错误。

2 Ubuntu20环境配置

1，桌面单击右键，打开终端，以下两行解决make的问题

sudo apt install make sudo apt install make-guile

2，虚拟机-安装vmware tools，在znq中将vmware-tools压缩包复制到桌面，在桌面解压缩提取到桌面，然后在桌面文件夹下用终端打开，输入:

sudo ./vmware-install. Pl

一直回车，输入y。就完成安装后，重启。

3，解决桌面全屏的问题

虚拟机-设置-显示器-加速3D图形不选-拉伸模式不选-保持纵横比拉伸勾选。

4，解决安装包无法定位的问题(添加镜像源)

Sudo gedit /etc/apt/sources. List

该命令打开sources.list文件夹，在该文件夹第一行输入

deb?http://archive.ubuntu.com/ubuntu/trusty main universe restricted multiverse

保存文件，就可以安装以下安装包了，否则会提示E:软件安装包无法定位的问题。

5，必须先解决4才能开始5的解决。解决缺少libgfortran3.so.3缺少的问题

Sudo apt-get update

Sudo apt-get install gfortran

Sudo apt-get upgrade

Sudo apt-get install libgfortran3

Sudo apt install yum

sudo apt-get install libgfortran4

sudo apt-get install --fix-missing

6，如果开机出现蓝屏，建议更换 vmware16 版本的虚拟机，是因为旧版本的虚拟机已经不维护了。（这个问题解决了小半天.... 被自己蠢哭）。

7，解决共享文件夹的问题，免得一来二去总是用硬盘拷贝数据（这个可以过，我也没搞，一般都是直接插硬盘来回移动数据，虽然麻烦些，但是省事）

（1）在虚拟机关闭状态，编辑虚拟机设置-选项-共享文件夹-总是启用-添加目录（F:\vmware_share）

（2）znq-其他位置-计算机- /mnt/hgfs\vmware_share，这样就可以找到我们的共享文件夹了

（3）发送链接到桌面，在桌面单机右键打开终端输入：

ln -s /mnt/hgfs\vmware_share dir_share

3 NAO.99b tidal prediction system

官网：https://www.miz.nao.ac.jp/staffs/nao99/index_En.html

说明书：https://www.miz.nao.ac.jp/staffs/nao99/README_NAOTIDE_En.html#install

如下，一个是使用说明书，一个是全球潮汐模型安装包。安装包有好多，建议分两个文件夹，一个放置全球的潮汐模型，一个放置区域的潮汐模型。

下文中我已经下载好，可直接通过百度盘链接下载。既然通过我的教程学习，建议直接使用我下载的包，已经配置好环境了。

1 短周期海潮模型 (NAO.99b，NAO.99Jb 模型)-Short-period ocean tide model

16 个分潮为 M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, Q1, M1, J1, OO1, 2N2, Mu2, Nu2, L2, T2。

分辨率

2 长周期海潮模型 (NAO.99L 模型)-Long-period ocean tide model

7 种成分的分潮为 Mtm、Mf、MSf、Mm、MSm、 Ssa，sa。

分辨率

Sa 模型被重新采样成 0.5 度方便计算，虽然他们原来的分辨率是 1.0 度。

3 径向负荷潮汐模型-Radial loading tide model

上述23种成分的全局模型。 它们基于球谐分解高达360度和360阶的海洋潮汐场。

Sa 模型被重新采样成 0.5 度方便计算，虽然他们原来的分辨率是 1.0 度。

经测试，NAO.99b在浅水区优于CSR4.0和GOT99.2b模型。

4 程序介绍-naotest. f

Naotest. F 是用来调试的主程序，要根据个人需求修改其中的参数。

at?the?line
??????itmode???=?1
you?can?select?tidal?calculation?mode.
itmode?=?1?:?compute?geocentric?tide,?which?is?sum?of?pure
?????????????ocean?tide?and?radial?loading?tide.?This?mode
?????????????is?used?for?tidal?correction?for?altimeter
?????????????data.?
itmode?=?2?:?compute?pure?ocean?tide?with?respect?to?ocean
?????????????floor.?This?mode?may?be?used?for?tidal
?????????????correction?for?sea-bottom?pressure?gage.
itmode?=?3?:?compute?radial?loading?tide.

在 itmode = 1 您可以选择潮汐计算模式。

Itmode = 1。计算地心潮汐，这是纯海潮和径向负荷潮。这种模式用于高度计的潮汐校正数据。

Itmode = 2。计算关于海洋的海底纯海潮。该模式可用于潮汐海底压力计的校正。

itmode = 3。计算径向负荷潮汐。

At?the?line
??????lpmode??=?1
you?can?select?the?way?of?calculating?long-period?tide.
lpmode??=?1?:?use?the?long-period?ocean?tide?map?of
??????????????Takanezawa?(2000,?in?prep.).?
lpmode??=?2?:?use?equilibrium?tide?model.?This?is?valid?for
??????????????itmode?=?1?or?2.?Note?that,?however,?the?same
??????????????value?will?be?returned?for?both?itmode?values.

18.6-year?period?tide?(Doodson?#055.565)?is?treated?as
equilibrium?tide?for?both?lpmode?=?1?and?2.

在 lpmode = 1 可以选择计算长周期潮汐的方式。

Lpmode = 1。使用长周期海洋潮汐图。

Lpmode = 2。使用平衡潮汐模型。

18.6 年周期潮汐被视为 lpmode = 1 和 2 的平衡潮汐。

At?the?lines
??????x???????=?246.61503d0?????!?East?longitude?in?degree
??????y???????=?-18.42767d0?????!?North?latitude?in?degree
given?are?the?ocean?location?where?you?want?to?predict?tides.

x = 246.61503d0 东经

Y = -18.42767d0 北纬

给定你想要预测潮汐的海洋位置。

At?the?lines
??????iyear1??=?1997?!?year
??????imon1???=????1?!?month
??????iday1???=????1?!?day
??????ihour1??=????0?!?hour
??????imin1???=????0?!?minute
given?are?the?start?time?epoch?of?prediction?in?UTC.


At?the?lines
??????iyear2??=?1997?!?year
??????imon2???=????1?!?month
??????iday2???=????2?!?day
??????ihour2??=????0?!?hour
??????imin2???=????0?!?minute
given?are?the?end?time?epoch?of?prediction?in?UTC.

给定海潮模型预测的开始时间和结束时间。（年月日时分）

At?the?line
??????dt?=?60.d0????????????????!?in?minute
give?is?the?time?step?of?prediction?in?minute.

给定海潮模型预测的步长。

At?the?line
??????outfile?=?'naotest.out'
given?is?the?output?file?name.

给定预测完储存输出数据的文件名字。输出文件打开后如下图所示，及各个字母的物理含义解释如下。

短周期潮汐值来自16个主要成分，33种次要成分是从主要成分中推断出来的 通过内插或外推导纳。

长周期潮汐值由7个主要分量组成 5个节点调制。18.6年周期平衡潮为 当itmode = 1或2时，添加到12项中。

5 程序安装

1 安装包需求介绍

全球海潮模型安装包需求介绍

naotide990909.tar.gz

nao99b_gc.tar.gz + nao99L_gc.tar.gz (if you need geocentric tidal height)

nao99b.tar.gz + nao99L.tar.gz (if you need pure ocean tidal height)

nao99b_rload.tar.gz (if you need radial loading tidal height)

区域海潮模型安装包需求介绍

naotidej990909.tar.gz

nao99Jb_gc.tar.gz + nao99L_gc.tar.gz (if you need geocentric tidal height)

nao99Jb.tar.gz + nao99L.tar.gz (if you need pure ocean tidal height)

(Note: No regional models for long-period tides and radial loading tides)

2 具体操作

将压缩包在 Windows 系统中下载好，解压，然后放到硬盘中。

接下来是到 Ubuntu 系统中的操作，打开虚拟机 VMware16，放大全屏后，稍等会儿就会出现硬盘了，把解压的包直接拖到 Ubuntu 系统的桌面上。

下面这些是说明书中的代码操作，都是解压和环境配置的一些操作，比较麻烦和繁琐，我已经下载好配置好环境，直接用我的拖到 Ubuntu 桌面即可。

链接：https://pan.baidu.com/s/11juuM3ZBIWI9aIM1itu19Q?pwd=6666 提取码：6666

Make?nao99b?directory.
(~):?mkdir?nao99b
(~):?cd?nao99b/

Make?omap?directory.
(~/nao99b):?mkdir?omap
(~/nao99b):?cd?omap

If?you?need?geocentric?tidal?height;
(~/nao99b/omap):?gunzip?nao99b_gc.tar.gz
(~/nao99b/omap):?tar?xvf?nao99b_gc.tar
(~/nao99b/omap):?gunzip?nao99L_gc.tar.gz
(~/nao99b/omap):?tar?xvf?nao99L_gc.tar

If?you?need?pure?ocean?tidal?height;
(~/nao99b/omap):?gunzip?nao99b.tar.gz
(~/nao99b/omap):?tar?xvf?nao99b.tar
(~/nao99b/omap):?gunzip?nao99L.tar.gz
(~/nao99b/omap):?tar?xvf?nao99L.tar

If?you?need?radial?loading?tidal?height;
(~/nao99b/omap):?gunzip?nao99b_rload.tar.gz
(~/nao99b/omap):?tar?xvf?nao99b_rload.tar

Extract?naotide?program?in?the?nao99b?directory.
(~/nao99b/omap):?cd?..
(~/nao99b):?gunzip?naotide000909.tar.gz
(~/nao99b):?tar?xvf?naotide000909.tar

Compile?the?program?in?the?naotide?directory.
(~/nao99b):?cd?naotide
(~/nao99b/naotide):?f77?(or?f90)?-o?naotest?naotest.f

Make?a?link?to?the?tide?model?directory.
(~/nao99b/naotide):?ln?-s?../omap?.

打开Golbal文件夹，下文的教程是以全球海潮模型为例进行操作的。当然日本局部的也是一样的操作原理。

在这个nao99b文件夹打开后，单击右键->用终端打开

随机出现如下的界面，输入./naotest，然后回车就会运行程序，最后的海潮数据输出在naotest.out.exam 文件夹中，如下第二幅图就是我们利用nao99b建模预测的海平面高度。

3 获取振幅迟角数据（这部分还没调试通，不知道为啥）

本小节为说明书里的第七部分。

上述操作得出的是海潮数据，如果还需要振幅，相位等数据，继续如下运行操作。在终端打开，依次输入下面三组命令。

f77 (f90) -o nao2xyap nao2xyap.f （编译nao2xyap）

./nao2xyap （执行可执行程序nao2xyap）

nao2xyap < m2.nao > m2.xyap （通过可执行程序nao2xyap对m2.nao进行数据处理生成当前数据区间的全球的m2分量的经度，纬度，振幅和迟角数据，包含在m2.xyap文件夹中）

如果不报错的话，程序运行需要时间，多些耐心。

上述操作生成的 m2.xyap 文件夹一共四组数据，分别是全球区域的经度，纬度，振幅和迟角。

同理，也可根据上述操作生成 M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, Q1, M1, J1, OO1, 2N2, Mu2, Nu2, L2, T2等分量的全球区域的经度，纬度，振幅和迟角。（即要用omap文件夹中的n2.nao替换m2.nao）

6 绘制全球区域以及局部区域振幅或者迟角的分布图

以我们上文中的 m2 为例，绘制的全球区域的振幅以及局部区域的振幅分布图。如下图所展示，图示是基于 matlab2021b 版本以及上述中生成的 m2 的振幅数据做的绘图教程。教程不易，如果需要这部分绘图教程，感谢支持，请转如下获取：