烟台北部近岸海域潮流数值模拟

采用ADI法,分别模拟烟台北部海域四大分潮(M_2、S_2、K_1、O_1),得到潮汐潮流性质、潮流椭圆、同潮时线和等振幅线。然后合成四大分潮,对研究海域大潮期的潮流场作了预报,计算结果与实测值吻合良好,再现了该海域复杂的潮波系统。     

灵山岛附近海域的潮流特征

灵山岛东临南黄海,西濒大陆,岸线曲折,地形复杂,因而这里的潮流除受黄梅潮波系统的影响之外,还明显地受到地形的影响。黄海潮波是由路经东海的太平洋潮波继续向西北方向传播形成的。由于受山东半岛和辽东半岛南岸的反射作用,在山东半岛南岸和成山头附近分别形成两个M_2分潮无潮点,另外在南黄海中部还形成一个K_1分潮无潮点。因此,黄海潮波则为颇具驻波性质的潮波。就灵山岛的地理位置而言,山东半岛南岸的M_2分潮无潮点位于其东侧大约80nmile处,而K_1分潮无潮点位于其东偏南约140nmile     

黄海日潮的数值模拟

我们已经就黄海主要半日分潮进行过数值模拟研究,模拟的结果和实测数据符合较好.这样,我们就可以用同一模式,对不同的分潮进行数值研究.在M_2、S_2、K_1、O_1四个分潮中,S_2和M_2的图形比较相近,不准备再作模拟;两个日分潮彼此类似,而K_1的影响又比较大,所以这里仅对K_1分潮进行模拟,并就有关的一些问题进行讨论.如前所述,模拟所使用的模式、网格和方法同于文献.在右边和下边的海水边界处,参考国内外已经发表和未曾发表的K_1等潮图,摘取网格点上的调和常数,以余     

北部湾潮波数值研究

利用普林斯顿海洋模式(POM08)建立了北部湾及其临近海区潮汐潮流数值模式,模拟了K1,O1,M2和S2这4个主要分潮,分析了模拟的潮汐和潮流分布特征,从潮波能量的角度讨论了琼州海峡对北部湾潮波系统的影响,并给出北部湾潮能的耗散情况。研究表明,北部湾是典型的全日潮海区,K1和O1分潮在南部湾口形成半个旋转潮波系统,无潮点位于越南顺安附近岸边。琼州海峡中的欧拉潮汐余流为西向流,潮余流造成的水通量约为0.034×106m3/s;余流出海峡西口后,先折向北,然后转向南流出湾外。研究海区中两个强潮流区分别位于琼州海峡和海南岛的西侧,同时这也是两个潮能的高耗散区。北部湾的潮能自南部湾口由外海传入,通过西口涌入琼州海峡,到达海峡东口时日潮波的能量已基本耗散殆尽,在海峡内耗散的4个分潮的潮能约为3.33 GW,相当于北部湾潮能耗散量的35%左右。数值试验表明,琼州海峡作为潮能耗散的重要海区,其存在对于北部湾潮波系统的形成具有较大影响。计算了底边界潮能耗散,结果表明在北部湾和琼州海峡,底边界耗散的潮能分别占该海区总耗散的83%和80%。     

南海潮汐和潮流的分布特征

本文分析结果表明:(1)在深海区域潮波以前进波的形式自北向南传播,到陆架海域形成驻波。M_2分潮在泰国湾的东部有一个顺时针旋转的无潮点,K_2分潮在北部湾顺化附近和泰国湾西部各育两个反时针旋转的无潮点;(2)M_2分潮流在北部湾和泰国湾最大流速的同潮流时线都存在着两个圆流点,且位于半日分潮波的腹部,在圆流点附近最大流速发生时刻按逆时针方向增加,而其它区域几乎是在同一时刻发生的。K_1分潮流在北部湾和泰国湾也各有一个圆流点;(3)北部湾海防附近的最大变差可达6m以上,而赤道附近、越南顺化、泰国湾中部变差最小,只有1m左右。琼州海峡中部近最大潮流为最强,可达3kn以上,东部深水区域最小,仅0.1kn。     

基于FVCOM的渤、黄海潮汐潮流数值模拟

本文基于FVCOM海洋模式,采用高分辨率非结构三角形网格,构建了渤、黄海区域的数值模型,对该海域M_2,S_2,N_2,K_2,K_1,O_1,P_1和Q_1八个主要分潮进行数值模拟。考虑实际岸线和水深情况,模型采用干湿网格可以较好模拟出沿岸的潮汐潮流。通过沿岸20个验潮站实测调和常数资料对模拟结果进行验证,M_2、S_2、K_1、O_1分潮振幅绝对平均偏差分别为4.57cm、4.62cm、3.84cm、4.86cm,迟角绝对平均偏差分别为6.78°、4.60°、3.81°、6.02°,计算值与观测值较为接近;表层潮流椭圆分布基本反映了渤、黄海海域的潮流特性,其中M_2分潮潮流最大流速在朝鲜半岛西北部海区可以超过190cm/s。     

内潮耗散与自吸-负荷潮对南海潮波影响的数值研究

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。     

利用多源高度计资料提取南海低模态内潮能量

吕宋海峡由于剧烈变化的地形成为内潮产生的源地,内潮是海洋混合的重要原因。为了认知南海的内潮能通量分布,对南海的内潮有更好的理解,本文利用21世纪以来发射的多颗高度计卫星:J2、J1T、GFO以及EN,提取了吕宋海峡附近内潮的能通量。研究使用了调和分析和高通滤波等方法来提取第一模态内潮,主要提取K_1,K_2,M_2,N_2,O_1,P_1,Q_1和S_2八个分潮。同时结合WOA数据对能通量进行计算。结果表明,目标区域潮汐以全日分潮为主,所选区域的全日分潮中K_1所占比例最大;半日分潮中M_2分潮最强,而内潮的能通量则是M_2分潮所占最大,在吕宋海峡区域M_2能通量为6.45GW。内潮主要产生在地形变化剧烈的地方,海域的大部分地区内潮能量很小。在吕宋海峡中部,全日分潮能通量要小于南部地区,而半日分潮则有较大值。     

大亚湾的潮汐动力学研究--I.潮波系统的观测分析与数值模拟

文章作为大亚湾潮汐动力学系列研究的第一部分,展现了大亚湾水动力的最新观测结果,并借助于不规则三角网格海洋模式建立了高时空分辨率的三维潮汐潮流数值模型,重现大亚湾潮位和潮流变化状况。结合实测资料与模拟结果,得到了较以往更为精细的大亚湾潮波系统特征。浅水分潮,尤其是六分之一日分潮在大亚湾内快速增长,成为大亚湾潮波系统的显著特征。在大亚湾范和港M_6分潮振幅达到与M_4、S_2分潮相同的量级。大亚湾外开阔海域的潮流以旋转流为主,但进入湾内后潮流椭圆迅速扁平化,往复流占据主导。在湾内主要潮流通道内,M_6潮流椭圆主轴流速超过了M_4和K_1分潮。潮能通量分析揭示了大亚湾内高频分潮的强耗散,M_6分潮的能量耗散率和半日周期内耗散的总能量均超过了M_4、M_2和K_1分潮。观测到的欧拉余流表现出其湾内不一致的大小潮变化以及湾外所受沿岸流的影响。模拟出的欧拉余流则揭示了大亚湾内的余流多涡旋结构和水体弱交换能力。     

南海北部陆架海域内潮特征的观测研究

利用2014年南海东沙岛西北部海域70余天的流速剖面高频观测资料,研究分析了该海区正压潮、内潮的时空分布特征。结果表明,观测海区正压潮流以O_1,K_1,M_2,S_2为主;斜压潮流中,除四大分潮之外,MU_2与2Q_1分潮能量也较强;内潮的主轴方向基本沿东南-西北方向,近似与局地等深线垂直。全日内潮的锁相部分占全日内潮能量的17.5%,而半日内潮的锁相部分占半日内潮能量的30%;进一步研究发现半日内潮主要由第一模态主导,而全日内潮第二模态占比50%,约为其第一模态能量的两倍;内潮模态能量占比显示出显著的大小潮调制的半月周期。对比不同垂向模态计算方法发现,当流速观测深度有限时,利用全水深温盐资料计算观测范围内流速垂向模态是更为准确的方式。     

Waves and Currents in Tide-Dominated Location Off Dahej,Gulf of Khambhat,India

Based on measurements of waves, currents, and tides off Dahej in the Gulf of Khambhat, hydrodynamics are studied. Estimated tidal constituents show that primary lunar semi-diurnal constituent M2 was the strongest constituent, and the amplitude was found to be around 4.5 times stronger than that of the major diurnal constituent K1. Currents were predominantly tide induced with speeds up to 3.3 m/s and were north-northwest during flood tide and south-southeast during ebb tide. Residual cross-shore and along-shore current was found to be varying with the corresponding change in the cross-shore and along-shore wind speed. Influence of tidal current was observed in most of the wave statistical parameters.     

A survey of baroclinic tides in the Beibu Gulf in the South China Sea

The principal characteristics of the tides are investigated by a shipborne acoustic Doppler current Profiler at a fixed station located in the Beibu Gulf from 4 to 14 April 2003. Data analysis indicates that the diurnal tidal currents dominate local current variations at the observing site. Except the barotropic M_2 constituent, four principal tides comprise both back-and-forth barotropic and baroclinic tidal currents. The baroclinic tidal ellipse parameters vary with depth, showing complicate features, rather than monotonous features being figured. For baroclinic tidal constituents, vertical modes are different to each other. Similarly, the semi-major axes of the tidal constituents vary with depth. In the lower layer, a nonlinear regression approach is used to calculate and obtain the SEMA profiles of diurnal tidal constituents. Results show that in the thin bottom boundary layer, all of the parameters vary drastically with depth, totally distinguished from the vertical profiles above.     

Observed and modelled tidal currents in the New Zealand region

Tidal currents derived from current meter measurements are compared with the output from a barotropic tidal model of the New Zealand region. For the semi‐diurnal constituents there was very good agreement for the M₂ tide and good agreement for the S₂ tide. For the diurnal constituents (K_l, O_l) it was found that as the amplitude of the constituents decreased so did both the model/observation agreement and the accuracy of the observed tidal ellipse parameters. Consequently it was not possible to decide whether differences arose through shortcomings in the model or in the data. However, the overall performance of the model as a prognostic tool for ocean tidal current simulation appears to be good.     

南海北部东沙岛附近海洋底层流场特征及时间变化规律

Near-bottom currents play important roles in the formation and dynamics of deep-water sedimentary systems.This study examined the characteristics and temporal variations of near-bottom currents, especially the tidal components, based on two campaigns(2014 and 2016) of in situ observations conducted southeast of the Dongsha Island in the South China Sea. Results demonstrated near-bottom currents are dominated by tidal currents, the variance of which could account for ～70% of the total current variance. Diurnal tidal currents were found stronger than semidiurnal currents for both barotropic and baroclinic components. The diurnal tidal currents were found polarized with predominantly clockwise-rotating constituents, whereas the clockwise and counterclockwise constituents were found comparable for semidiurnal tidal currents. It was established that diurnal tidal currents could induce strong current shear. Baroclinic tidal currents showed pronounced seasonal variation with large magnitude in winter and summer and weak magnitude in spring and autumn in 2014. The coherent components accounted for ～65% and ～50% of the diurnal and semidiurnal tidal current variances,respectively. The proportions of the coherent and incoherent components changed little in different seasons. In addition to tidal currents, it was determined that the passing of mesoscale eddies could induce strong nearbottom currents that have considerable influence on the deep circulation.     

沙埕港湾口断面潮流及余流特征分析

基于对沙埕港湾口断面的连续走航观测资料,成功构建了沿走航断面的10个站点的连续海流序列,并分析了潮流、余流、潮通量等水文要素。分析结果表明,沙埕港湾口水道潮流类型为正规半日潮流,涨潮最先出现在中下层而落潮最先出现在上层,涨(落)潮转流相差约为30min。水道内潮流为往复流,M2和S2分潮流流速较大,倾角基本沿水道主轴方向。沙埕港湾口断面余流呈2层结构,10m以浅基本为东南向余流流出湾口,核心位于湾口断面南侧。10m以深多为西北向流入湾内,入流核心位于湾口断面中部的底层区域。对潮通量的计算表明,通过湾口进入沙埕港的潮通量约为1.63×108m3。     

永暑礁海区潮汐海流特征分析

将永暑礁水域1992年逐时潮位和1993年5月-2002年5月各航次的海流及2002年海面逐时风等观测资料进行统计和分析,讨论该岛礁水域潮汐和海流变化特征并对综合极值海流进行初步估算。结果表明,该岛礁水域全日分潮大于半日分潮,潮汐性质属不正规日潮,最大可能潮差较大。春季该岛礁水域实测海流变化较大;最大流速75cm／s。潮流性质为不正规日潮流,随水深的增加日潮流的性质有所减弱;主要日分潮流多作顺时针方向旋转,主要半日潮流则作反时针方向旋转。春季余流较稳定,速度在10cm／s左右,流向多为偏S-SW向。初步探讨了表层不同方位上综合极值海流的分布,不同方位上综合极值海流相差较大,NE、SSW方位上综合极值海流占份量较显著,显示出季风海流的特征。     

Three-dimensional numerical simulation for tide and tidal current in the Beibu Gulf

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｅａｒｌｙ 1 96 0’ｓ,ｔｈｅｔｉｄｅａｎｄｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅＢｅｉｂｕＧｕｌｆｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄａｎｄａｎａｌｙｓｅｄｂｙＣｈｉｎａｉｎｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈＶｉｅｔｎａｍ1) .ＴｈｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｉｄｅａｎｄｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅＢｅｉｂｕＧｕｌｆｗｅｒｅｆｉｒｓｔｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙＦａｎｇ (1 986 ) .Ｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｔｉｄｅａｎｄｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔ…     

船载ADCP资料的潮流分离方法在厦门港断面重复走航中的应用

本文运用Candela等提出的潮流分离方法，选用高斯函数作为基函数，采用Matlab程序，首次对厦门港嵩鼓水道的船载ADCP断面重复走航资料进行潮流分离计算．通过对14个计算点的Candela方法计算结果与引进差比关系准调和分析方法计算结果的分析比较可见：（1）两种方法计算所得余流在大、小潮的相关系数分别为0．9882和0．8521，余流相对误差在大、小潮分别为0．065和0．150，而所得余流方向在大、小潮的相关系数分别为0．9982和0．9865，余流方向相对误差在大、小潮分别为0．023和0．027．两种方法计算的余流及其方向的相关性很高（在样本数为14，置信度为α=1％时，相关系数大于0．6610，结果是可信的），而平均相对误差也很小．（2）对14个计算点的M2、S2、K1、O1、M4和MS4等6个分潮的计算结果（共有84个样本数据）进行分析比较，两种方法计算所得6个分潮的长轴、长轴方向和短轴在大潮的相关系数分别为0．9838、0．8960和0．2335，而在小潮的相关系数分别为0．9656、0．7555和0．2209．这两种方法计算所得6个分潮的长轴、长轴方向和短轴在大潮的平均相对误差分别为0．375、0．071和0．753，而在小潮的平均相对误差分别为0．287、0．254和0．845．两种方法计算的分潮长轴及其方向的相关性很高（在样本数为84，置信度为α=1％时，相关系数大于0．283，结果是可信的）．相应的分潮长轴的相关性略低，但是在样本数为84，置信度为α=5％时，相关系数均大于0．217．可认为在置信度为α=5％时，计算结果是可信的，而平均相对误差则略显较大．综上所述，我们认为采用Candela等的方法对船载ADCP断面重复走航资料进行潮流分离计算是可行的．     

环台湾岛海域全日分潮的特征和潮汐、潮流的综合性质

用97版POC海洋模式，对环台湾岛海域的全日分潮和整个潮汐，潮流综合特征进行三维数值研究。研究海域全日分潮是由太平洋传入的，且来自台湾岛北部海区传入的潮波穿越海峡。由吕宋海峡传入的全日分潮对维持南海的潮运动起着重要作用。全日分潮最大流同时线分布表层有5个圆流点，其中4个本文首次得到。台湾海峡及其以北海区和台湾东部洋区为不规则半日潮区，台湾东南为全日分潮为主的混合潮区。台湾岛北部为气旋式余流涡旋区，环绕台浅滩为反气旋余流涡旋区，澎湖水道开始的转向流预示着海峡及其邻近海区的涨潮流或落潮流的来临。