平均海平面上升对东中国海潮汐、风暴潮影响的数值模拟研究

论文摘要

随着人类活动对海洋、大气系统的影响迅速扩大,全球变暖与海平面上升日益成为人类关注的焦点问题。海平面上升会给沿海地区带来诸多不良影响,酿成灾害,如海岸侵蚀、海水入侵强度加大等。天文潮位、风暴潮位是海岸工程设计水位、警戒水位等的主要设计依据。因此,研究海平面上升对潮汐、风暴潮的影响规律具有重要的科学价值和应用价值。本文采用数值模拟方法研究东中国海潮汐、风暴潮在海平面上升情况下的变化规律。采用ECOM模式模拟了东中国海的潮波,与实测资料的对比表明:M2、S2、O1、K1四分潮振幅的绝对平均误差分别为6.89cm,6.28cm,3.26cm和4.29cm,迟角的绝对平均误差分别为6.95°,8.25°,13.13°和10.45°。模拟结果较好的反映了该海区的潮汐特征。结合Jelesnianski圆形台风风场模型和ECOM模型建立了东中国海的台风风暴潮数值模型。选取三个台风过程（TC0012, TC0209, TC0314）的模拟结果与实测结果进行对比,证明了ECOM模型用于模拟东中国海台风风暴潮的可靠性。潮汐敏感性试验表明,海平面上升1m,各分潮振幅、迟角在近岸浅水海域变化幅度较大;半日分潮较全日分潮受影响大;大部分海区分潮振幅增加,如江华湾M2分潮振幅增加20cm,部分海区减小,如长江口外M2分潮振幅减小2cm;各分潮无潮点均不同程度的向海区中央移动。风暴潮敏感性试验表明,随海平面上升,风暴增、减水极值的改变在空间上不是统一的,海平面上升对风暴潮造成的影响主要为近岸海域;随海平面上升幅度的增加,增、减水效应的改变量也随之增加;选取中国近岸特征站位风暴潮增水极值进行比较可以看出,对于大部分站位而言,增水极值随海平面上升而减小,但量值较小。如海平面上升1m,增水极值改变量最大的为吕泗站（TC0012）,仅减小13cm,减幅8.84%;海平面上升5m,增水极值改变量最大的为塘沽站（强风条件）,该站增水极值减小33cm,减幅仅4.59%。总体来说,海平面上升对风暴潮影响较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究意义
• 1.2 相关研究进展
• 1.2.1 海平面变化研究进展
• 1.2.2 风暴潮研究进展
• 1.2.3 海平面上升对潮汐、风暴潮影响研究进展
• 2 模式简介
• 2.1 ECOM 模型
• 2.1.1 模式发展
• 2.1.2 ECOM 控制方程
• 2.1.3 Sigma 坐标转换
• 2.1.4 模态分离技术（Mode Spliting Technique）
• 2.2 风场、气压模型
• 3 东中国海潮波数值模拟
• 3.1 模式配置
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 潮汐
• 3.2.2 潮流
• 4 东中国海台风风暴潮数值模拟
• 4.1 台风资料的获取及模式配置
• 4.2 结果分析
• 4.2.1 0012 号台风
• 4.2.2 0209 号台风
• 4.2.3 0314 号台风
• 4.3 小结
• 5 敏感性试验
• 5.1 海平面上升对东中国海潮汐的影响
• 2分潮'>5.1.1 M₂分潮
• 2分潮'>5.1.2 S₂分潮
• 1分潮'>5.1.3 O₁分潮
• 1分潮'>5.1.4 K₁分潮
• 5.1.5 小结
• 5.2 海平面上升对东中国海风暴潮的影响
• 5.2.1 试验方案的确定
• 5.2.2 TC 0012
• 5.2.3 TC 0209
• 5.2.4 TC 0314
• 5.2.5 风暴潮随海平面变化对风场强度的敏感性试验
• 5.2.6 特征站位分析
• 5.2.7 小结
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 工作展望
• 7 附图
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文