论文题目: 流、浪模式和物质长期输运分离研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 自然地理学
作者: 朱首贤
导师: 丁平兴
关键词: 流场模式,斜压梯度力,方法,混合坐标,波生动量余通量,漫滩计算,海浪模式,物质长期输运,分离研究,特定物质长期输运速度
文献来源: 华东师范大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文分上篇和下篇。上篇主要开展计算方法改进和数值模式集成研究,建立了一套从近海到近岸的流、浪模式,并应用于数值模拟和预报。下篇将上篇建立的数值模式用于长江口物质长期输运的分离研究,并探索性地探讨河口物质长期输运的可分离性和研究方法。本文主要取得以下成果: 1.针对物理海洋数值计算普遍存在的部分问题,提出了新的计算方法。具体包括:提出局域的概念,设计了σ坐标系扣除局域平均密度层结的斜压梯度力计算方法,提高了σ坐标系斜压梯度力计算精度;设计了曲线网格下一阶和二阶Lagrange插值相结合的Euler-Lagrange温盐计算方法,提高了温盐计算精度;提出了垂向流场σ坐标、温盐z坐标的新型σ-z混合坐标,并采用Euler-Lagrange方法衔接σ坐标流场、z坐标温盐场的数值计算,它更好地结合了σ和z坐标的优点,减小了其缺点的影响;提出波面起伏层的概念,建立了波生动量余通量(即波动引起的动量通量在一周期的平均值)的数学模型,并初步给出了参数化方案,可以计算波动引起的动量通量对三维流的影响。 2.通过计算方法和数值模式集成,建立了一套近海和近岸流、浪模式,并初步应用于数值模拟和数值预报。具体包括:对ECOM模式进一步作计算方法集成,改进建立了ECOM-σ-z模式;由ECOM-σ-z模式、二维流场模式、WAVEWAT-CHⅢ模式、SWAN模式和风场模型集成建立近海和近岸流、浪模式;开展了中国近海和湛江港潮汐潮流、海浪、风暴潮准业务预报以及海流、海温数值模拟。 3.卫星遥感资料和数值模式结合,提出了潮间带地形和漫滩计算方法,并将该方法应用于湛江港。 4.将悬沙通量机制分解研究给出的悬沙和水体长期输运分离现象上升为一种普遍可能的现象来研究,提出了特定物质(包括悬浮质和溶解质)和水体长期输运可分离的思想,即特定物质和水体在各个潮时水平对流输运速度相同的情况下,垂直断面上潮周期平均水平对流输运的方向和快慢可能存在差异;从理论上指出特定物质和水体长期输运可分离的物理过程是潮泵作用,并分析了河口锋面、最大浑浊带、分汊口附近各种物质和水体长期输运分离的普遍可能性;提出了特定物质长期输运速度及其分解方法,它可以作为特定物质和水体长期输运分离研究的方法。 5.基于数值模式的模拟结果,初步分析了冬季长江口锋面附近盐度和水体长期输运的分离特征,对河口盐度长期输运给出了不同于传统观点的新认识。
论文目录:
前言
上篇 近海和近岸流、浪模式研究
第一章 上篇绪论
第一节 近海和近岸流、浪模式研究意义
第二节 流场模式简介和本文流场模式选取
第三节 本文流场模式改进的几个关键问题分析
第四节 海浪模式简介及本文海浪模式选取
第五节 本文近海和近岸流、浪模式研究的主要工作
第二章 ECOM模式改进
第一节 ECOM模式简介
第二节 σ坐标系斜压梯度力差分格式改进
第三节 温盐对流扩散方程的差分格式改进
第三章 ECOM-σ-z模式的建立
第一节 ECOM-σ-z模式的设计思想
第二节 ECOM-σ-z模式的坐标变换及控制方程
第三节 ECOM-σ-z模式的基本数值计算方法
第四节 含浪影响的流温盐垂向混合作用计算方案
第五节 含浪影响的海面风应力计算方案
第六节 波生动量余通量的数学模型及其参数化
第七节 ECOM-σ-z模式中波生动量余通量的引入
第四章 近海流、浪模式的集成与应用
第一节 风场模型的建立
第二节 近海流、浪模式在区域潮汐潮流和海浪预报中的应用
第三节 近海流、浪模式在东中国海的应用
第五章 近岸流、浪模式研究及在湛江港的应用
第一节 二维流场模式简介
第二节 湛江港流、浪模式合成
第三节 湛江港流、浪模式的卫星遥感资料应用方法
第四节 湛江港流、浪模式的数值模拟和预报应用
第六章 上篇小结
下篇 数值模式在长江口物质长期输运分离研究中的初步应用——兼谈河口特定物质和水体长期输运的可分离性和研究方法
第七章 下篇绪论
第一节 河口物质长期输运研究意义
第二节 物质长期输运机理研究的主要方法
第三节 长江口物质长期输运机理研究工作介绍
第四节 本文物质长期输运分离研究问题的提出和主要工作
第八章 河口特定物质和水体长期输运的可分离性和研究方法
第一节 特定物质和水体长期输运分离的研究方法
第二节 特定物质和水体长期输运可分离的物理解释
第三节 河口各种物质和水体长期输运分离的普遍可能性
第四节 长江口悬沙和水体长期输运可分离的观测实例分析
第五节 长江口盐度和水体长期输运可分离的观测实例分析
第九章 冬季长江口盐度和水体长期输运分离的模拟分析
第一节 计算方案设置
第二节 冬季水体长期输运特征的初步分析
第三节 冬节盐度长期输运特征及与水体长期输运分离的初步分析
第十章 下篇小结
参考文献
附录
致谢
发布时间: 2005-07-18
参考文献
- [1].近岸流的三维数值模拟研究[D]. 吴相忠.天津大学2010
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