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海洋与湖沼 2018年第3期49卷 457-470页

作者：姜锦东方国洪滕飞徐晓庆国家海洋局第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟重点实验室青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛266200

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根... 详细信息

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。

关键词：潮汐潮汐能量内潮耗散自吸负荷潮南海

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内潮耗散与自吸—负荷潮对南海潮波影响的数值研究

内潮耗散与自吸—负荷潮对南海潮波影响的数值研究

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作者：姜锦东国家海洋局第一海洋研究所

学位级别：硕士

本文以FVCOM海洋数值模式为基础,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,对南海及其周边海域进行了计算。模式对南海海域内的M、S、K和O四个主要分潮进行了模拟,并与验潮站资料进行对比,计算所得的M、S、K和O分... 详细信息

本文以FVCOM海洋数值模式为基础,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,对南海及其周边海域进行了计算。模式对南海海域内的M、S、K和O四个主要分潮进行了模拟,并与验潮站资料进行对比,计算所得的M、S、K和O分潮振幅和迟角绝均值分别为4.9cm,6.2°,2.3cm,11.3°,3.9cm,6.0°,3.7cm,6.8°,符合良好。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。为了得到更加符合南海实际情况的底摩擦系数与内潮耗散系数,我们通过选取不同的(r,κ)参数组合进行数值试验,比较在各种(r,κ)组合下得到的均方根误差值,并认为当达最小时对应的(r,κ)最好。在这个过程中,可称为成本函数。由以往的经验我们可以估计底摩擦系数r处于0.001到0.004之间,内潮耗散系数κ在6?10到1.2?10之间。我们首先在这个范围r以0.5×10,κ以1×10为间隔进行了49组试验来初步确定r和κ的取值与的关系,通过对比不同试验所得到的发现当r和κ分别为0.0025和9?10时值最小。之后我们以这个点为基准,采用加密的间隔又进行了多组试验,发现当底摩擦系数r值为0.0024,内潮耗散系数κ值为9.2?10时值最小而在最终的模拟中予以采用。根据模式结果,本文计算并分析了研究海域的潮能输入和耗散。潮能收支的计算结果显示,维持南海潮汐运动的潮能主要来源,是由西北太平洋经吕宋海峡输入的潮能通量。南海内部获得的M、S、K和O分潮能通量分别为29.6,3.9,20.4和15.5 GW。半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。南海内部因海底摩擦消耗的M、S、K和O分潮能量分别为7.35,0.95,12.51和10.01 GW;因转换为内潮而耗散的能量分别为12.74,1.72,14.47和9.72 GW。因此,在南海海域除了O其他各分潮的内潮耗散均大于海底摩擦耗散。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M、S、K和O分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到15.85、2.49、22.49、15.25GW。

关键词：潮汐潮汐能量内潮耗散自吸负荷潮南海

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