全球垂向位移负荷潮模式在渤海、黄海、东海及周边区域的准确度评估

本研究利用渤海、黄海、东海及周边区域21个GPS站的调和常数资料,对5个全球垂向位移负荷潮模式(FES2014、EOT11a、GOT4.10c、GOT4.8和NAO.99b)在渤海、黄海、东海及周边区域的准确度进行了评估。结果表明,在渤海、黄海、东海及周边区域,对于M₂分潮,FES2014和EOT11a模式结果准确度相对较高;对于S₂分潮,NAO.99b和EOT11a模式结果准确度相对较高;对于K₁分潮,EOT11a和FES2014模式结果准确度相对较高;对于O₁分潮,EOT11a和GOT4.8模式结果准确度相对较高;对于N₂分潮,EOT11a和FES2014模式结果准确度相对较高;对于K₂分潮,NAO.99b和FES2014模式结果准确度相对较高;对于P₁分潮,EOT11a和GOT4.8模式结果准确度相对较高;对于Q₁分潮,FES2014和EOT11a模式结果准确度相对较高。除此之外,本文还简单分析了渤海、黄海...     

Accuracy assessment of global ocean tide models in the South China Sea using satellite altimeter and tide gauge data

In this study, to meet the need for accurate tidal prediction, the accuracy of global ocean tide models was assessed in the South China Sea(0°–26°N, 99°–121°E). Seven tide models, namely, DTU10, EOT11 a, FES2014, GOT4.8,HAMTIDE12, OSU12 and TPXO8, were considered. The accuracy of eight major tidal constituents(i.e., Q₁, O₁, P₁,K₁, N₂, M₂, S₂ and K₂) were assessed for the shallow water and coastal areas based ...     

东印度洋海域最优深度基准面模型构建

利用东印度洋海域周边长期验潮站实测数据、TOPEX/Poseidon等系列卫星测高反演结果,评估了DTU10,EOT11a,FES2014,GOT4.8,OSU12和TPXO8六种全球潮汐模型精度,根据卫星测高结果给出了浅水分潮改正量和长周期分潮改正量的经验模型,又在此基础上分析并构建了研究区域精度最优的深度基准面模型。考虑到全球潮汐模型在近岸的影响因素及验潮站位置,将13个验潮站分成开阔海域与近海海域两类,与潮汐模型的对比,结果表明,DTU10和FES2014模型分别在开阔海域和近海海域精度最优。根据潮汐模型在不同分潮处的精度,如EOT11a模型在O1和K1分潮处精度较高,DTU10在N2,M2,S2和K2分潮处精度较高等,分别构建了开阔海域与近海海域的组合深度基准面模型,计算得知误差分别为11.33和20.95 cm,其精度显著提高。     

海潮负荷对我国沿海GPS观测站的影响研究

利用全球海潮模型FES2004、GOT4.7和NAO.99b研究了海潮负荷对成山头、平潭、遮浪和西沙四个国家海洋局GPS观测站位移的影响,结果表明,在沿海地区海潮负荷对单点定位的影响达到厘米级,在西沙甚至达到3 cm.此外,通过对3种海潮模型计算结果的对比分析可知,NAO.99b海潮模型最适用于我国沿海地区.     

利用验潮站数据进行三种潮汐模型的精度分析

采用全球分布的565个验潮站水位资料对NAO.99b,CSR4.0和TPXO7.2三种潮汐模型进行精度评估。结果表明:在全球海洋范围内,NAO.99b模型精度最高;在黄海海域,TPXO7.2模型的精度最高;在东海和南海海域,则是NAO.99b模型最优;在深海海域,三种模型精度差异不大;在浅海海域,采用同化方法的潮汐模型比采用经验方法的潮汐模型更有优势。     

山东邻海长周期分潮对深度基准面的影响分析

利用潮汐模型NAO.99Jb和FES2014确定了山东邻海的深度基准面模型并对其精度进行了评估,结果表明,NAO.99Jb模型确定的深度基准值L10的中误差为23.28 cm,FES2014模型确定的深度基准值L13的中误差为34.37 cm,长周期分潮的相对误差过大导致加入长周期分潮改正项后深度基准值中误差分别增大了...     

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。     

七个海洋潮汐模式在浙江海域的准确度评估

利用浙江近岸33个潮位站的8个主要分潮(M_2,S_2,N_2,K_2,K_1,O_1,P_1和Q_1)的调和常数和潮高,对7个全球/区域潮汐模式(CSR4.0,FES2012,HAMTIDE11a,TPXO7.2,TPXO8-atlas,TPXO-CSI2016和NAO99Jb)的准确度进行了评估。以M2分潮的潮高均方根误差大小为标准,评估结果显示FES2012模式在浙江近海的准确度相对较高,33个潮位站平均的M2分潮潮高均方根误差为22.12cm。各模式在杭州湾和瓯江4个测站的准确度普遍较低,多模式平均的M2分潮潮高均方根误差都超过70cm。若不考虑上述4个测站,TPXO8-atlas模式的准确度最高,29个潮位站平均的M2分潮潮高均方根误差为16.38cm。综合来看,FES2012和TPXO8-atlas在浙江近海的准确度较高,可根据实际研究区域和分潮加以选择。     

基于数值模拟的强潮海湾潮汐预报模型精度分析：以三门湾为例

全球潮汐预报模型在深水大洋具有较高的精度, 但在近岸强潮海区由于地形岸线、模型分辨率等原因精度不一, 难以直接应用。三门湾海域多年平均潮差4 m, 最大潮差可达7 m,是典型的强潮海湾, 为了评估TPXO9.0、TPXO9.0-atlas TOPEX/POSEIDON TIDES）、NAO.99b（National Astronomical Observatory of Japan）与GTM（Global Tide Model） 4 种预报模型在三门湾海域的预报精度, 本文分别通过上述4 个潮汐预报模型提取水动力数学模型开边界进行对比,并利用提取的开边界潮位对二维水动力模型进行驱动。通过计算分析潮位站实测数据与数值模拟结果的误差, 研究4 种预报模型模拟的三门湾潮汐变化得出, NAO.99b 模型在三门湾海域整体预报精度最佳, 分潮振幅、迟角和实测数据误差最小, TPXO9.0-atlas 分潮振幅模拟较好, 但迟角误差较大。对湾内四大分潮进行潮汐调和分析发现, 三门湾海域以半日潮为主, M2、S2 和K1分潮振幅由湾顶向湾口递减, O1分潮相反。     

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.     

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。     

集合调整卡尔曼滤波方法在M2分潮数值模拟中的水深估计研究

数据同化利用观测信息对模型状态场调整的同时也可以对数值模型中的不确定参数进行估计,从而改进数值模型,提高数值模拟的精度。本文基于集合调整卡尔曼滤波方法,采用广义坐标系统的美国普林斯顿大学海洋模式的外模式开展了渤海和部分黄海海域M₂分潮模拟中的水深估计研究。理想数据同化试验结果表明,集合调整卡尔曼滤波方法能很好地降低模式模拟的水位误差并反演出“真实”的水深参数。而在NAO.99Jb和验潮站数据的实际数据同化试验中,与验潮站数据相比较,水深参数估计后,模式模拟的M₂分潮振幅与迟角误差分别降低了40.27%和49.19%。     

ECOMSED模式在杭州湾海域流场模拟中的应用

针对杭州湾独特的喇叭型强潮河口湾的特点,基于Blumberg等(1996)的ECOMSED模式,引入动边界技术,建立杭州湾三维动边界的潮流模型.模型以正交曲线坐标下三维非线性水动力方程为基本方程,应用Mellor和Yamada的2.5阶湍流闭合模型计算紊动黏滞系数,嵌入Grant和Madsen的底边界层模型考虑波浪对底部应力的作用,采用干湿网格法模拟潮流漫滩过程;综合考虑径流,风应力,密度流和M₂,S₂,K₁,O₁四个主要分潮和M₄,S₄,MS₄三个浅水分潮的作用,从而提高杭州湾潮流模拟的精度.通过验潮站调和常数和多次海流连续观测资料的验证,表明该文建立的模型可以更好的用于杭州湾流场的预报模拟.     

基于近30 a多源卫星高度计数据的东中国海潮汐信息提取

我国HY-2B卫星已成功运行3 a多,本文首次将 HY-2B测高数据用于计算潮汐。将HY-2B与相同时间段的Jason-3在东中国海分别进行潮汐信息提取,验证了其结果的一致性。建立了基于 10 颗国内外卫星高度计(TOPEX/Poseidon、Jason-1、Jason-2、Jason-3、ENVISAT、ERS-1、ERS-2、Sentinel-3A、Sentinel-3B、HY-2B)数据的时间序列,得到东中国海近30 a时间序列的较高空间分辨率网格化海面高度。利用该数据提取了东中国海12个分潮(O₁、K₁、Q₁、P₁、M₂、S₂、N₂、K₂、S_A、S_Sa、M_m、M_f)的潮汐调和常数,并将 4 个主要分潮M₂、S₂、K₁、O₁的调和常数...     

渤海湾M2分潮的季节变化:增强调和分析的应用

M₂分潮的季节变化对沿海的海洋环境有着重要影响。增强调和分析(EHA)既可以提取主要分潮时变的振幅和迟角,同时可以得到其他分潮不随时间变化的振幅和迟角。本文利用EHA分析渤海湾两个站点的水位数据,研究了渤海湾M₂分潮的季节变化。为了评估EHA方法的准确性,在理想实验中设计了人造“水位数据”。利用EHA分析得到的M₂分潮时变振幅和迟角以及S₂、K₁、O₁分潮不随时间变化的振幅和迟角均比其他方法得到的结果更接近给定值,表明了EHA的有效性和可用性。当使用EHA分析渤海湾实际海平面观测数据时,得到的M₂分潮振幅具有明显的季节变化特征:夏季较大,冬季较小。敏感性实验表明,分析所得渤海湾M₂分潮振幅的季节变化趋势不受实验设置的影响,是鲁棒的,能够反映该海域真实的M₂分潮季节变化。此外,渤海湾M₂分潮振幅的季节变化可能是东亚季风通过影响平均海平面、层化和涡动黏性系数的季节变化而引起的。     

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。     

西北太平洋的一种潮汐数值同化模型

利用FVCOM海洋数值模式,在球坐标系统下考虑非线性效应和天体引潮力的影响,基于非结构的三角形网格建立了包括中国近海、日本海、鄂霍次科海和部分西北太平洋海域的高分辨率海洋潮汐数值模型,并采用趋近法同化84个沿岸验潮站的观测资料。模拟结果与175个验潮站的实测结果拟合良好,M₂,S₂,K₁,O₁四个主要分潮振幅和迟角的绝对平均误差分别为4.0 cm和5.6°,2.4 cm和7.5°,2.6 cm和6.3°,1.5 cm和5.0°。依据调和分析结果给出了4个主要分潮的同潮图分布,得到8个半日分潮和5个全日分潮的无潮点,证实了宗谷海峡全日潮无潮点的存在,首次模拟得到津轻海峡的全日潮无潮点;还给出了整个计算海域内最大可能潮差和潮汐余水位的分布特征。     

青岛港潮汐的调和分析与预报

用T＿TIDE潮汐分析工具对青岛港口2019年1—12月逐时潮高资料进行不同时段的调和分析,计算其调和常数,并总结该港口潮汐特征。从2019年全年的调和分析结果中选择不同分潮建立调和预报模型,对2019年1月的潮高进行预测,通过相对误差、判定系数结果分析,确定最优调和预报模型。结果表明：青岛港口为正规半日潮港,以太阴主要半日分潮M₂分潮为主,其次为太阳主要半日分潮S₂、太阴主要椭率半日分潮N₂、太阴-太阳赤纬全日分潮K₁和太阴赤纬全日分潮O₁等分潮;对比不同时间长度的分潮振幅及平均海平面,可知其与用于调和分析的潮位资料长度几乎无关。分潮由5个增加至24个可明显改进预报效果,再增加几乎没有改进,故选用24个分潮为最优的调和预报模型。为验证模型具有良好的实用性,对五号码头的实测潮汐数据进行分析预报,进而可知建立的模型能够较好地预报青岛港附近海域的潮汐变化。     

基于高频地波雷达资料的海南中东部近海表层海流特征

利用海南中东部近海海域高频地波雷达观测得到的2019年4月—2020年3月表层海流资料进行潮流调和分析和余流分析。结果表明: 海南中东部近海海域以不规则半日潮流为主, 半日分潮M₂和S₂以往复流为主, 全日分潮O₁、K₁以顺时针旋转流为主, M₂、S₂、O₁、K₁分潮最大潮流流速的比为1 : 0.51 : 0.60 : 0.65, M₂为最主要分潮。最大可能潮流流速分布从西南方向向东北方向逐步增大, 最大值为35cm·s^-1。余流受东亚季风影响较大, 季节变化特征显著, 呈夏季形态(6月—8月)、冬季形态(9月—次年2月)和过渡形态(3月—5月)。夏季形态流向东北, 平均流速29cm·s^-1; 冬季形态持续时间最长, 流向西南, 平均流速36cm·s^-1, 大于夏季形态; 过渡形态为冬季形态向夏季形态的转变期, 流向分布较复杂, 平均流速13cm·s^-1, 明显小于夏季和冬季形态。从全年来看, 西南向流动的时间最长、流速最大, 海南中东部表层海水物质输运自东北向西南。