基于可变网格模型系统的全球海洋与中国近海潮汐研究

论文摘要

本文基于有限体积数值模式,建立了一个全球可变网格模型系统Global Ocean and China Sea Interaction Model （GOCSIM）,用于重点研究全球潮汐与中国近海潮汐。模型充分利用可变三角型网格的优点,在渤、黄、东海和南海等边缘海采用高分辨率的精细网格,而在全球大洋其它区域采用较粗分辨率,整个模型系统网格大小连续变化,很好地拟合了全球岸界,同时模型系统兼顾了模型分辨率与计算速度和计算效率之间的平衡。GOCSIM全球模型系统无需开遍界条件,不存在开遍界问题,克服了开遍界条件选取给数值模拟带来的困难,相比以前的同类模型系统更加注重海洋数值模拟研究物理过程的完备性。在对GOCSIM数值模拟结果进行潮汐验证的基础上,本文分析了全球海洋主要分潮（包括M2,S2,K1,O1分潮）的分布特征及主要特点。利用GOCSIM具有可变网格且在中国近海具有较高分辨率的特点,本文重点分析了中国近海海域（包括渤海、黄海、东海和南海）主要分潮（包括4个主要分潮M2,S2,K1,O1和两个浅水分潮M4,MS4）的分布特征及其影响因素。分析结果发现:（1）太平洋分布7个较为独立的M2潮波系统和3个K1潮波系统,大部分北半球的潮波系统呈逆时针旋转,南半球呈顺时针方向旋转,但也有例外。M2分潮振幅由大洋向近海有增加的趋势,在180°W,20°S附近出现一个振幅约为1.2 m的M2分潮高振幅区。（2）所模拟的东中国海和南海4个主要分潮同潮图与赵保仁、俎婷婷等模拟的结果吻合。（3）浅水分潮振幅在东海架边缘处开始增大,同潮时线呈西南-东北走向,与水深等深线较为一致。渤海中共存在3个较明显的无潮点,分别位于辽东湾、渤海湾、莱州湾中;北黄海浅水分潮呈前进波由东南向西北沿黄海海槽传播;南黄海中存在多个浅水分潮旋转潮波系统,台湾海峡区域浅水分潮同潮时线较复杂。南海中央海盆周围的陆架浅水区浅水分潮的同潮时线杂乱而密集,中央海盆深水海区的浅水分潮振幅较小,一般在2 cm以下。广州沿岸、南海东南沿岸、中南半岛以东海域浅水分潮较大,甚至超过6 cm,尤其是南海东南沿岸、加里曼丹岛的西北部浅水分潮等振幅线密集。另外,本文也对东中国海及南海的潮流特征也进行了较为深入的分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 潮汐数值模拟研究发展过程
• 1.2 本文的工作
• 第二章 变网格全球海洋与中国近海相互作用模型概述
• 2.1 模型介绍
• 2.1.1 控制方程
• 2.1.2 边界条件
• 2.1.3 计算策略
• 2.2 模型配置
• 2.2.1 水平网格
• 2.2.2 垂向网格
• 2.2.3 水深处理
• 2.2.4 温度、盐度初始场设置
• 2.2.5 边界条件设置
• 第三章 GOCSIM 模型结果及潮汐特征分析
• 3.1 GOCSIM 模型验证
• 3.2 GOCSIM 潮汐模拟结果及分析
• 2 分潮分布特征分析'>3.2.1 全球及渤、黄、东、南海M₂分潮分布特征分析
• 2 分潮分布特征分析'>3.2.2 全球及渤、黄、东、南海S₂分潮分布特征分析
• 1 分潮分布特征分析'>3.2.3 全球及渤、黄、东、南海K₁分潮分布特征分析
• 1 分潮分布特征分析'>3.2.4 全球及渤、黄、东、南海O₁分潮分布特征分析
• 3.2.5 东中国海浅水分潮特征分析
• 3.2.6 南海浅水分潮特征分析
• 第四章 GOCSIM 模型潮流特征分析
• 4.1 东中国海潮流特征分析
• 4.1.1 东中国海半日潮流特征分析
• 4.1.2 东中国海全日潮流特征分析
• 4.1.3 东中国海浅水分潮潮流特征分析
• 4.2 南海潮流特征分析
• 4.2.1 南海半日潮流特征分析
• 4.2.2 南海全日潮流特征分析
• 4.2.3 南海浅水分潮潮流特征分析
• 第五章 结语
• 5.1 主要结论
• 5.2 本文主要的创新点
• 5.3 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢