环台湾岛海域潮波数值模拟和冬季闽江冲淡水扩展

环台湾岛海域潮波数值模拟和冬季闽江冲淡水扩展

论文摘要

本文首先验证了三维POM(Princeton Ocean Model)模式在环台湾岛海域潮汐潮流模拟应用中的有效性,接着利用实测和经分析的资料,应用该模式对闽江径流量、海表面风场进行分析,以期了解冬季闽江入海冲淡水的特征和运移的动力机制。潮波模拟区域选择环台湾岛海域,包括东海南部、台湾海峡、南海东北部海区、台湾岛以东的大洋区以及吕宋海峡。通过潮汐、潮流数值计算的模拟结果与环台湾岛海域38个验潮站实测资料的调和分析结果、潮汐表的天文潮资料、ADCP实测海流资料等的比较分析,以验证POM模式在环台湾岛海域数值模拟中的模拟效果。验证结果显示,M2分潮振幅和迟角平均绝对误差分别为5.8cm和5.1°,模拟结果与实测资料、潮汐表资料吻合得较好。在冬季风场、冬季闽江冲淡水以及冬季气候因子的共同影响下,闽江冲淡水具有以下的特点:由于东北大风的作用,闽江冲淡水出口门后,迅速转向西南,并始终保持沿福建沿岸向南扩展。若以盐度33为判断依据,向南可扩展到25.15°N附近,低潮时刻向东可扩展到120.2°E附近。河口附近垂向盐度分布出现盐度跃层。盐跃层深度由近岸向外海逐渐增大,小潮盐跃层强度大于大潮,小潮盐跃层深度也比大潮深;在一个潮周期内,低潮时刻盐跃层强度大于高潮时刻,低潮时刻盐跃层深度比高潮时刻深。径流量和风场并非每年都为固定值。径流量若采用闽江年平均径流量的量值(约为一月份月平均径流量的2.5倍),在一月份月平均风场的影响下,闽江冲淡水向南和向北分布范围增大,向南可扩展到25°N附近,低潮时刻向东可扩展到120.2°E以东。径流量的增大使闽江口盐跃层强度增强。若把风场加大到一月份月平均风场的1.5倍,径流量采用闽江一月份月平均径流量,闽江冲淡水向南扩展可影响到深沪湾,向东扩展则受到更大的抑制,低潮时刻向东只能扩展到120°E附近。风应力的增大使闽江口盐跃层盐度减弱。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 研究目的及意义
  • 1.2 三维水动力模型研究进展
  • 1.3 本文主要内容
  • 第二章 POM模型简介
  • 2.1 基本假定
  • 2.2 siama 坐标系统
  • 2.3 基本控制方程
  • 2.4 边界条件
  • 2.5 差分格式
  • 2.6 破开算子法
  • 2.7 求解步骤
  • 2.8 网格布置
  • 2.9 数值过滤技术和时间步长限制条件
  • 第三章 环台湾岛海域潮波模拟
  • 3.1 研究区域概况
  • 3.2 环台湾岛海域潮波研究进展
  • 3.3 模式配置
  • 3.4 诊断模式下的潮波模拟
  • 3.5 计算结果验证
  • 3.5.1 潮汐调和常数验证
  • 3.5.2 潮位验证
  • 3.5.3 潮流椭圆验证
  • 3.6 预报模式下潮波的模拟
  • 第四章 冬季闽江冲淡水的扩展
  • 4.1 模型设置
  • 4.2 数值试验
  • 4.3 冬季闽江冲淡水扩展(case1)
  • 4.3.1 盐度场的水平分布
  • 4.3.2 盐度场的垂直剖面分布
  • 4.3.3 闽江冲淡水扩展范围的判断依据
  • 4.3.4 闽江冲淡水向南和向东方向的扩展
  • 4.3.5 闽江口盐淡水的混合
  • 4.4 风应力对冬季闽江冲淡水扩展的影响(case2)
  • 4.4.1 盐度场水平分布
  • 4.4.2 盐度场的垂向剖面分布
  • 4.4.3 闽江冲淡水向南和向东方向的扩展
  • 4.4.4 闽江口盐、淡水混合
  • 4.5 径流量对冬季闽江冲淡水扩展的影响(case3)
  • 4.5.1 盐度场的水平分布
  • 4.5.2 盐度场的垂向剖面分布
  • 4.5.3 闽江冲淡水向南和向东的扩展
  • 4.5.4 闽江口盐淡水的混合
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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