台湾海峡潮汐和潮流的一个数值模型

本文根据二维非线性流体动力学方程,用有限差分方法同时计算了台湾海峡的半日和全日潮波,所得结果与观测值基本符合,半日潮相当大,M₂潮汐振幅在海峡西北角最大,超过2米,M₂最强潮流出现在台湾浅滩及澎湖列岛附近,可超过1米/秒,全日潮弱且变化较小,K₁和O₁平均潮汐振幅在0.2至0.3米间,平均潮流振幅大多在0.05至0.1米/秒,文章对四分日潮及潮汐余水位的分布也作了简述,在海峡西南端的靖海角附近四分日潮有一定相对重要性。     

渤、黄、东海潮汐潮流的数值模拟

利用球坐标系中的二维非线性潮波方程组,数值计算了渤、黄、东海全海区的全日及半日潮汐潮流。沿岸81个潮位站的计算与实测值的比较表明,M₂分潮振幅差平均为7.2cm,相角差为6.4°,m₁分潮振幅差平均为2.6cm,相角差为7.4°,计算与实测符合良好。潮流的比较结果表明,计算与实测的符合程度也是比较好的。文中给出的同潮图同Fang(1986)给出的实测与数值的综合结果基本一致。本计算还证实或首次给出了若干圆流点。如对M₂分潮流,证实了在北黄海山东北部近海及南黄海北部各存在一对圆流点,并在浙江北部近海新发现一对圆流点;对m₁分潮流在苏北浅滩外侧发现一个圆流点,另外在东海东北部(济州岛东南)新给出两个圆流点,东海东南部的弱流区存在三个圆流点,此外,文中还分别讨论了M₂及m₁分潮能通量的传播和消耗情况,并指出从太平洋经吐噶喇海峡及冲绳至宫古岛之间的水道传入东海的m₁分潮,在遇到陆坡的阻挡后,其中有相当部分潮能被反射回太平洋。     

渤海、黄海、东海M2潮汐潮流的三维数值模拟

利用建立的一种新的半隐半显三维数值格式,将渤海、黄海、东海作为一个整体,采用球面坐标系下的三维潮波方程组,考虑了引潮力的作用,数值模拟了渤海、黄海、东海的M₂分潮的潮汐与潮流,结果较好地体现了渤海、黄海、东海M₂分潮的特征.通过比较65个验潮站的实测值与计算值,所得计算结果的振幅差平均为6.4cm,相角差为6.1°,计算与实测符合良好.本文给出的问潮图与Fang于1986年给出的实测占数值综合结果基本一致.对选取的47个测流站,比较了各层潮流调和常数Ucosζ、Usinζ、Vcosη、Vsinη的计算值与实测值的偏差,偏差绝对值的平均在2.6～4.9cm/s之间.并比较分析了潮流的垂直结构,所得结果与实测符合较好.首次揭示出回流点的水平位置不随深度变化这一特性.最后给出了M₂分潮的潮能消耗.     

黄渤海潮流场及其与沉积物搬运的关系

沉积物的悬浮、输运受海潮流、波浪、温盐结构及泥沙来源诸多因素影响,然而何为主次,各海区不尽相同,本文在模拟黄渤海潮流场基础上着重计算、讨论了沉积物搬运与潮流场之间的关系。结果指出,潮流场在该海区泥沙输运与沉积中起着主导作用。这一结果与R.W.Sternberg等在东海北部的夏季调查结果相一致。通过M₂和(M₂±S₂)不同条件下的计算比较,同时还反映出该海区的的沉积物输运与冲淤格局基本一致。     

北部湾潮汐潮流的三维数值模拟

基于二阶湍流闭合模型计算涡动粘性系数的POM三维水动力模式,采用细网格,考虑6个岛屿、海底摩擦系数进行划片取值,模拟北部湾潮汐潮流.所得潮汐调和常数与81个实测站比较,绝对平均误差:K₁分潮振幅为46cm,迟角为9°;O₁分潮振幅为56cm,迟角为7°;M₂分潮振幅为62cm,迟角为15°.由模拟结果分析出该海区潮汐、潮流、余水位和潮余流,以及水平速度垂直分布等特征.     

渤海潮汐及大风作用下水位的数值模拟

本文以M₂,S₂,K₁及O₁ 4个主要分潮之和为开边界条件,用“ADI”法对渤海的潮位和潮流进行了数值模拟。潮位和潮流的计算值与潮汐表的预报值(或无风情况下的实测值)比较吻合。在潮汐模拟的基础上,还进行了大风影响下水位场和流场的数值模拟,亦获得了比较满意的结果。     

莫桑比克海峡及其邻近海区正压潮流数值模拟与能量收支分析*

莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M₂分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S₂分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M₂和S₂半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M₂ (S₂)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S₂分潮潮能通量的量级大约为M₂分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M₂ (S₂)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。     

胶州湾潮汐潮流动边界数值模拟

基于普林斯顿海洋模式,通过干湿网格判别法引入潮汐潮流的漫滩过程,考虑M₂,S₂,K₁,O₁,M₄和MS₄六个主要分潮,建立了胶州湾潮汐潮流数值模拟和预报模型,研究了该海域潮汐潮流特征,并讨论了漫滩对潮流模拟的影响。与实测资料的对比验证表明,该模式能够对胶州湾的潮汐和潮流做出较为合理的预测。给出了胶州湾潮汐、潮流、余流等分布特征,模拟的潮流场以及余流场涡旋等现象与观测符合良好;计算了潮波能通量,从能量角度探讨了潮波的传播特性;对潮位与潮流场演变规律,以及潮能通量的分析表明,胶州湾内的潮波以驻波为主。通过数值试验发现,漫滩过程的引入对胶州湾潮流速度的模拟至关重要,不考虑漫滩过程的模式会夸大或者低估潮流流速。对于滩涂面积广阔的海域来说,潮流数值模式中考虑漫滩的影响是必要的。     

浙江近海潮汐潮流的数值模拟

用三维陆架海模式(HAMSOM)对浙江近海的潮汐、潮流进行了数值模拟,并采用网格嵌套和动边界技术对原模式作了改进,以提高计算的精度,改进后的模式在浙江近海的应用中被证明是成功的.沿岸50个潮位站计算与实测值的比较表明,加入动边界以后的小区域细网格计算较之粗网格以及未加动边界以前精度普遍提高,比较的均方差结果为:M₂分潮振幅差4.6cm,相角差7.14°;S₂分潮振幅差5.0cm,相角差5.4°;K₁分潮振幅差2.25cm,相角差5.76°;O₁分潮振幅差1.56cm,相角差5.5°,可见计算与实测符合良好.另外,选取了105个实测潮流点,比较了表层M₂和K₁分潮流调和常数分量Ucosξ,Usinξ,Vcosη,Vsinη的实测值与计算值的偏差,结果表明计算与实测的符合程度较好.在此基础上,给出了各主要分潮的潮位同潮图、潮流同潮图、潮汐性质、潮流性质、潮流椭圆和潮流的运动形式等,发现4个主要分潮M₂,S₂,K₁,O₁在本区内均未出现无潮点;M₂分潮流在29°18'N,122°46'E处有一个圆流点.此外还得到了一些有意义的结论,都与实测情况符合良好,从而对整个浙江沿海区域的潮汐潮流特性有了一个全面认识.     

南海潮汐特征的初步探讨

本文以英版潮汐表上刊出的调和常数为主,选取了320个站资料,计算了南海的潮汐性质、潮差,半日潮和日潮的同潮时线、潮差,并用等高线法,绘制了M₂、S₂、K₁、O₁分潮图,从而较好地展现了潮汐的分布规律.在南海北部,汕头以南海区发现了一个新的半日分潮(S₂)无潮点.海区的潮波运动,以前进波为主,由北向南传播,到了沿岸海湾,因受地形等影响变成驻波.与以往文献比较,更准确地揭示了本海区的潮汐特征.     

杭州湾和钱塘江潮波的联合数值模型

本文应用有限差分法,对杭州湾采用二维模型,对钱塘江采用一维模型进行了潮波联合数值计算,得到了全日((O₁+K₁)/2)、半日(M₂)和浅水(M₄)分潮的调和常数,计算结果比单纯的二维模型结果更符合杭州湾潮汐潮流的实际情况,并得出了关于余水位和余流的更可信的结果。     

南海潮汐潮流的数值模拟

本文用二维球坐标数值模式计算了南海m₁[=(K₁+O₁)/2]和M₂分潮的分布.计算范围从2°N到25°N,99°E到121°30'E,坐标的经向纬向、格距均为1°/4.计算结果与92个实测站进行比较符合良好,m₁分潮振幅的平均误差为4cm,迟角为7°.M₂分潮振幅的平均误差为9cm,迟角为12°.根据计算结果给出南海m₁和M₂分潮的潮汐、潮流、潮余流和潮能通量分布图.     

东海M2分潮的数值模拟

本文使用一种二维、非线性潮汐模式研究了东海的M_2分潮。所得结果与观测值符合良好。通过对计算结果的分析,给出了该海域潮汐、潮流和潮余流的主要特征。     

杭州湾M2潮的数值模拟

本文采用ADI方法,取海底拖曳系数k=0.67×10-3,对杭州湾M₂潮进行数值模拟,算得逐太阴时潮位和潮流以及其调和常数。计算结果和实测值基本一致。本区的M₂潮具有自东向西的分布和变化规律,潮汐振幅和潮流最大流速均在湾顶附近最大,分别为2.40米和2.3米/秒左右;湾口南部为最小,分别为0.8米和1.0米/秒左右。高(低)潮时及最大流速发生时间湾顶比湾口各推迟2及1.5—2太阴时。潮流椭圆长轴方向基本与湾形走向相吻。文中还给出杭州湾海面涨落过程透视图。     

东海东北部M2潮流场的三维数值模拟

本文使用一种简便的三维潮波模式,研究了东海东北部M₂潮流的分布,特别是该海域潮流的垂直变化。所得结果与观测符合良好。本研究所用计算方法的主要特点是:1)将潮流的垂直变化作为其深度平均速度的函数求解。2)能应用不同形式的垂直涡动粘性系量。3)有着较好的垂直分解度,尤其是在近底层。所以,该方法不仅能使我们较容易地得到稳定解,而且能较好地反映摩擦对垂直变化的影响。     

基于FVCOM的廉州湾及周边海域三维潮汐潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立廉州湾三维潮流数值模型来重现廉州湾及周边海域的潮位和潮流变化状况。根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的廉州湾及周边海域K₁、O₁和M₂分潮的同潮图,并计算了由此3个分潮引起的潮汐不对称的变化情况。K₁和O₁分潮在廉州湾外主要以驻波的形式存在,进入廉州湾后转化为前进波;M₂分潮在廉州湾外主要以前进波的形式存在,进入廉州湾后前进波特征更为明显。K₁和O₁分潮流在廉州湾外以旋转流为主,在廉州湾内以往复流为主;M₂分潮流在整个研究海域以往复流为主。由潮余流场的分布特点可以看出自南向北由外海进入廉州湾的潮余流,在冠头岭处分为两支,一支逆时针转向西,另一支被冠头岭阻挡在其南侧形成顺时针封闭环流。在廉州湾内部同时存在2个环流系统,湾顶的气旋式环流和口门处的反气旋式环流。     

长江口海域潮流场数值模拟

本文使用二维非线性模式作了长江口海域潮流场数值模拟,该海域系半日潮为主,故仅考虑M₂和S₂两个主要分潮,时间步长为310秒,空间步长为5海里,计算和现场观测值拟合得很好,分析1/12T—T的整个潮流场表明,存在两个不同的潮流系统,即外海(122°E以外)的顺时针向潮流和长江口门附近的往复潮流(122°E以内),涨潮流历时小于落潮.     

半日潮流作用下悬移质泥沙的运动特征及其影响因素研究

本文通过建立一维水深平均悬沙模型，对典型潮流控制的水道内悬沙运动特征进行研究。模型以泥沙再悬浮、沉降和平流为主要物理过程，动力因素包含M₂、S₂分潮及余流，采用湄洲湾2007年8月潮位、潮流、悬沙、底质同步观测资料进行分析和验证。通过三角傅里叶分析，将悬沙的时间序列分解为12个主要的谐波分量，其中主要分量包括:M₂分潮作用下产生的具有M₂倍潮角速度的1/4日分潮项，M₂与S₂分潮共同作用下且角速度为两分潮角速度之和的1/4日分潮项，及水平悬沙梯度、余流与M₂分潮共同作用下具有M₂分潮角速度的半日潮项。悬沙在时间上的平均值受到余流、悬沙水平梯度、M₂分潮流及悬沙起动条件等因素控制。余流导致了悬沙序列中相邻周期之间的不对称性。反映泥沙特性的参量对悬沙的曲线特征具有重要影响，泥沙沉降速度影响悬沙的相位，并影响其振幅；再悬浮有关的参量仅影响各谐波分量的振幅，但不影响相位。     

秦皇岛海域海流特征及规模化养殖对其影响的观测研究

秦皇岛海域是辽东湾与渤海中部及渤海湾进行物质和能量交换的重要通道。本文基于海床基观测平台获取的夏秋季海流连续观测资料，运用调和分析和滤波等方法对该海域的海流特征及其对规模化养殖的响应进行了研究。结果表明:秦皇岛海域最显著的潮流是M₂分潮流，其最大流速介于20.0~36.9 cm/s之间，远小于辽东湾东部海域M₂分潮流最大流速；秋季秦皇岛海域余流流速介于0.2~2.5 cm/s之间，整体上较辽东湾东侧海域余流弱，辽东湾底层可能存在逆时针的弱环流系统；夏季秦皇岛海域M₂和K₁分潮流的最大流速均大于秋季；养殖活动对余流影响较大，养殖区中部A7、A8站余流的垂向平均流速比养殖区边缘A6站分别减小76%和18%左右。     

南海及邻近海峡垂向位移负荷潮和自吸?负荷潮

本文采用Green函数方法,基于高分辨率南海海潮模型、DTU10全球海洋潮汐模型以及Gutenberg-Bullen A地球模型计算了南海及邻近海峡的负荷潮。结果表明,M₂垂向位移负荷潮振幅最大值出现在台湾海峡,其值超过18 mm;另一个极大值区出现在加里曼丹岛西北外海,其值超过14 mm。K₁和O₁垂向位移负荷潮振幅在南海南部最大,分别超过18 mm和14 mm;另一个极大值区出现在北部湾,振幅超过8 mm。在研究海区内,全日潮的垂向位移负荷潮不出现无潮点。自吸?负荷潮分布特征与垂向位移负荷潮相近,其振幅大约是垂向位移负荷潮的1.2～1.7倍,其位相与垂向位移负荷潮基本上相反。M₂自吸?负荷潮最大振幅值也出现台湾海峡和加里曼丹岛西北外海,其值分别超过24 mm和18 mm。