基于T/P和Jason-1/2卫星高度计海面高度数据获取南海同潮图的研究

随着卫星高度计资料的不断丰富,通过对卫星高度计所得潮汐调和常数进行插值或拟合得到潮汐同潮图成为可能。本文拟对T/P(TOPEX/POSEIDON)、Jason-1和Jason-2卫星高度计数据进行分析,得到南海区域星下观测点处四个主要分潮(M2、S2、K1和O1分潮)的调和常数,进而利用双调和样条插值方法对其进行插值,获取南海同潮图。首先,以1992～2016年T/P和Jason卫星高度计所得海面高度数据为基础,利用调和分析方法计算了南海星下观测点处M2、S2、K1和O1四个主要分潮的调和常数,并与40个验潮站数据进行了对比,最大矢量均差为4.99cm,说明分析所得调和常数与利用验潮站资料提取的调和常数的误差较小。进而采用双调和样条插值方法对星下点调和常数进行插值,得到了南海四个主要分潮的同潮图,所得结果与全球潮汐模型TPXO7.2模式结果的矢量均差分别为4.69、2.46、3.13和2.42 cm,与141个验潮站处观测结果的矢量均差分别为22.59、10.26、10.24和8.51 cm。此外,插值所得四个主要分潮的无潮点位置与前人研究结果相近。上述实验结果表明:利用双调和样条插值方法对卫星高度计所得调和常数进行插值能够获取较为准确的同潮图。     

基于T/P 和Jason-1 高度计数据的渤黄东海潮汐信息提取

对19 a 的TOPEX/POSEIDON(以下称T/P)和Jason-1 卫星高度计测高数据进行调和分析, 得到渤黄东海海域的8 个主要分潮(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1 和Q1)。提出一种将两类卫星高度计数据统一的方法, 消除了因两类卫星高度计校正算法等不同所导致的相互之间的偏差。变轨后的T/P与Jason-1 卫星加密了高度计对潮汐观测的空间分布。通过对交叉点处升轨与降轨的潮汐调和分析结果进行比较, 检验调和分析方法及高度计数据的可靠性; 将基于高度计数据的调和分析结果与验潮站资料进行比较, 以检验其正确性。4 个主要分潮(M2、S2、K1、O1)振幅之差的均方根介于1.0~1.8 cm, 迟角之差的均方根介于4.1°~7.8°。与已有研究结果相比, 调和分析结果的精确性有所提高。在此基础上, 综合变轨前后两类高度计测高数据的调和分析结果, 给出并分析了渤黄东海4 个主要分潮的同潮图。     

利用T/P 卫星高度计资料调和分析南海潮汐信息

利用j,v模型调和分析1992～2002年共10 a的TOPEX/Poseidon(T/P)海面高度距平资料,提取了南海K1,O1,P1,Q1,M2,S2,N2和K2等8个主要分潮的潮汐调和常数。分析比较了卫星上下行轨道的19个交叉点的振幅和迟角,其中M2,S2,K1和O1的平均向量均方根偏差分别是1.5,1.1,2.5和1.4 cm;将交叉点的调和常数与TPXO7.2模式的结果进行了比较,结果表明M2,S2,K1和O1分潮振幅的绝对平均误差均小于3 cm,迟角的最大绝对平均误差为7.8°。选取了与卫星轨道较近的8个验潮站,对验潮站的实测数据调和常数和本文所得调和常数进行了比较,结果显示K1分潮的向量均方根偏差为4.7 cm,M2分潮的向量均方根偏差为3.7 cm。论文结果表明利用j,v模型调和分析方法对南海海域卫星高度计资料进行潮汐信息提取是可靠的,并可为局部重力场的研究提供海洋潮汐改正数据,有一定的参考价值。     

全球大洋潮汐模式在南海的准确度评估

采用南海海域60个验潮站和22个TOPEX/Poseidon卫星高度计轨道交叉点的调和常数资料,对比了TPXO7.2、GOT00.2、NAO.99b和DTU10四种全球大洋潮汐模式M2、S2、K1、O1四个主要分潮调和常数在南海的准确度。为了准确评估这四种大洋潮汐模式在南海不同区域的准确度,本研究将南海分成了8个区分别进行了对比。结果表明,南海北部和东部区域,4个分潮都是DTU10准确度最高;南部区域,M2和O1分潮GOT00.2的偏差最小,S2和K1分潮DTU10的偏差最小。总体而言,在进行南海潮汐数值模拟选择开边界条件时,建议以DTU10模式为主,并利用GOT00.2模式作适当调整。还简单分析了南海M2、S2、K1、O1四个主要分潮的潮汐分布特征。     

基于卫星高度计数据的全球海洋潮汐特征分析

本文基于长度为18.61年(1992-10-03～2011-04-29)的TOPEX/Poseidon,Jason-1及Jason-2卫星高度计沿轨数据,选择全球海域48943个计算点进行调和分析,提取了四大分潮(M2,S2,K1,O1)的潮汐调和常数.与分布在不同水深下的162个验潮站分析结果对比,四大分潮的矢量均方...     

基于卫星高度计资料提取浙江近海的潮汐信息

利用Topex/Poseidon(T/P)、Jason-1和Jason-2卫星24a的原始轨道及6a的变轨轨道高度计资料,对浙江近海区域内进行潮汐调和分析,得到8个主要分潮(Q_1、O_1、P_1、K_1、N_2、M_2、S_2和K_2)的调和常数.比较卫星轨道交叉点处潮汐调和常数结果显示,8个分潮总体综合误差在原始轨道,变轨轨道及原始轨道与变轨轨道交叉点处的和方根RSS值分别为3.16、7.02、5.54cm;用卫星高度计资料及31个近岸验潮站得到的潮汐分布与21个验潮站资料结果进行比较,M_2、S_2、N_2、K_1和O_1主要分潮的多点向量均方根偏差分别为4.32、3.64、1.97、2.61、1.83 cm;本研究结果与前人数值模拟结果比较显示M2、S2分潮在对比点处的多点向量均方根偏差在11、8 cm左右,最后给出了浙江近岸及近海区域更为精确的5个主要分潮(M_2、S_2、N_2、K_1和O_1)的同潮图.     

渤、黄、东海潮汐的相对导纳及N2,K2,P1和Q1分潮的经验同潮图

利用113个沿岸和岛屿长期验潮站的调和常数,计算了研究海区S2对M2,N2对M2,K2对S2,O1对K1,P1对K1和Q1对O1分潮的相对导纳分布.结果表明,各相对导纳的模数在琉球群岛附近接近于1,且随着潮波向内海传播逐渐减小,亦即较小的分潮衰减较显著;相对导纳的幅角逐渐增加(若分潮对的角速度差为正)或逐渐减小(若分潮...     

印度尼西亚近海潮汐潮流的数值模拟

利用FVCOM海洋数值模式计算了印尼近海的M2,S2,K1,O1分潮的分布,计算范围从20°S～20°N,90°～150°E,计算网格分辨率在印尼海域岛屿平均为1/12度,在大陆边界平均为1/5度,在开边界平均为1/2度.计算结果与104个TOPEX/Poseidon卫星高度计交叉点数据和79个验潮站数据进行比较,符合良好;与高度计交叉点比较,M2分潮振幅的均方根差为6 cm,迟角为7°;S2分潮的振幅偏差为3 cm,迟角偏差为8°;K1分潮振幅的偏差为6 cm,迟角偏差为10°;O1分潮振幅偏差为3 cm,迟角偏差为10°.根据计算结果给出了4个分潮的潮汐、潮流、潮余流和潮能通量密度分布图.     

一种建立南海浅海海域高精度潮汐模型方法的研究

针对应用高度计数据建立的海潮模型在浅海海域精度较低的现状,提出采用移去-恢复技术联合利用19a T/P、Jason-1卫星原始轨道、变轨轨道高度计数据建立南海浅海海域高精度潮汐模型的方法。处理卫星高度计数据时以平均海平面为基准面,按纬差0.1°间隔采用沿迹分析提取南海海域原始轨道2 184个正常点和变轨轨道1 626个正常点;分别对原始轨道、变轨轨道正常点进行调和分析以及响应分析,得到潮汐主要分潮调和常数;进一步建立网格潮汐模型,讨论了不同分辨率潮汐模型的精度差异。基于验潮站数据集结果运用移去-恢复技术对所建潮汐模型进行改进,改进后潮汐模型4个最主要分潮O_1,K_1,M_2和S_2的RMS分别提高至7.76,9.40,13.86和8.51cm,RSS达到20.32cm,表明移去-恢复技术能够明显改善潮汐模型在浅海海域的精度。     

太平洋潮波特征比较

本文对TOPEX/Poseidon高度计资料直接分析得到4个主要分潮(M2、K1、S2和O1)的调和常数,将其与全球大洋潮波模式TPXO6.2的模拟结果以及太平洋中48个验潮站观测资料的分析结果进行了系统比较,得出高度计资料直接分析结果与潮波模式模拟结果总体比较一致.模拟出的无潮点的位置和高度计资料直接分析结果有差异,且K1和O1分潮差异较大.与站点结果比较表明TPXO6.2模式模拟结果与验潮站观测结果的振幅绝对偏差小于2cm的站点的百分比达到85%,迟角绝对偏差小于40°的站点的百分比达到70%以上,比高度计资料直接分析结果精确;矢量均方根误差比较表明,太平洋中部结果比整个太平洋结果准确,太平洋矢量均方根误差的值和其他研究者、其他模式的结果近似.     

南海TOPEX/ POSEIDON 高度计资料的正交响应法潮汐分析

根据Munk等提出的响应法 (ResponseMethod)和Groves等 ( 1 975 )的正交响应方法(OrthogonalizedConvolutionMethod)的思想 ,利用正交潮响应法对 2 4 8个周期超过 6年的南中国海的TOPEX/POSEIDON卫星高度计资料进行潮波分析。在分析中引入全日潮族和半日潮族 ,并利用正交潮函数 (OrthotideFunction)分析出了 3个主要的全日分潮 (K1 、O1 、P1 )和 3个主要半日分潮 (M2 、S2 、N2 ) ,并给出了K1 、O1 、M2 、S2 的等振幅线和同潮时图 ,结果与其他学者的主要结果符合得很好。通过与整个海区 5 3个验潮站的主要全日分潮K1 分潮和主要半日分潮M2 分潮的比较 ,K1 分潮的振幅和迟角的平均绝对误差分别为 4.73cm和 1 1 .6°,而M2 分潮的分别为 1 1 .91cm和 2 8.4°,优于Mazzega( 1 994)的结果。     

世界大洋潮波特征的比较分析

对TOPEX/Poseidon(以下简称T/P)高度计资料直接分析得到4个主要分潮(M2,K1,S2和O1)的调和常数,并与5个全球大洋潮波模式的模拟结果和138个验潮站观测资料的分析结果进行了系统比较,得出如下结论:在深水大洋,高度计资料直接分析结果与潮波模式模拟结果较一致;模拟出的无潮点的个数和位置也较一致;半日分潮模拟结果比全日分潮要好。5个模式模拟结果之间的差异相对较小,振幅的绝对偏差在1.0 cm左右,迟角的绝对偏差在10(°)左右。在陆架浅海,不同模型结果差异相对较大。高度计资料直接分析结果比模式模拟结果普遍偏小,尤其在陆架浅海更是如此。     

引入差比关系法分析西北太平洋TOPEX/POSEIDON卫星高度计测高数据

TOPEX/POSEIDON(T/P)卫星高度计数据信息中存在周期成分混淆问题.对其中的一类混淆引入差比关系方法对混淆的分潮进行分离.卫星轨道交叉点资料包括升轨和降轨资料,资料量比沿轨点资料多1倍,经分析发现:在已有为期6a多的观测资料时间序列中,在沿轨处混淆的分潮如K₁和SSA在交叉点处不再混淆,可以直接分离.因此首先对交叉点资料进行调和分析.然后由交叉点的分析结果得到分潮间的差比关系,处理到相近的沿轨点处,从而得到沿轨点的调和常数.用引入差比关系方法,对西北太平洋海区6a多的T/P卫星高度计资料进行了潮汐分析,并与沿岸及岛屿验潮站资料进行了比较,所得结果较满意.     

中国南海北部潮汐主要分潮的变化趋势分析

基于中国南海北部6个长期验潮站逐时水位资料,对该海域O1、K1、M2和S2的4个主要分潮的振幅和迟角变化趋势分别进行分析。结果表明:各验潮站的O1、K1和M2分潮振幅呈现显著的周期性变化,S2分潮振幅年变化量基本在毫米级,具有较高的稳定性。厦门站1954~1997年期间的M2分潮振幅存在18.98年的周期变化,与交点潮18.61年的变化周期相吻合。基于最小二乘原理,通过曲线拟合方式能够对主要分潮振幅在一定时间内进行比较准确的预报。     

南沙及其西南海域的潮波系统

不同研究者所给出的南沙及其西南海域的同潮图历来有很大差别。为了给出更准确的同潮图，本文采用沿岸和岛屿200多个验潮站的调和常数给出了M2，S2，K1和O1四个主要分潮新的同潮图，同时还探讨了这些分潮之间的关系。研究表明，M2和S2在泰国湾的期波系统很相似，但在卡里马塔海峡和爪哇海差别相当大。M2潮波基本上属于驻波性质，而S2潮波则具有向西传播特征。在某些区域，如望加锡海峡的部分区域，S2的振幅可以超过M2。泰国湾中K1和O1的潮波系统也相类似。在卡里马塔海峡，这两个潮波都向南传播，但在爪哇海，O1潮波继续向东传播而K1潮波则倒过来向西传播。     

南海潮汐的伴随同化数值模拟

把利用正交潮响应方法对 2 4 8个周期超过 6年的南中国海的TOPEX/Poseidon卫星高度计资料进行潮波分析提取的沿轨分潮调和常数同化到二维非线性潮汐数值模式中去 ,优化模型中的开边界条件和底摩擦系数 ,模拟了南海m1 和M2 分潮的潮汐。所用的同化方法是伴随同化。根据计算结果给出了m1 和M2 分潮的同潮图。计算结果与 5 9个验潮站资料的比较结果是 :m1 分潮的振幅和迟角的平均绝对误差分别是 4.8cm和 8.7°;M2 分潮的振幅和迟角的平均绝对误差分别是 4.3cm和 1 1 .0°,表明计算结果与验潮站资料符合良好。研究结果表明 ,利用伴随同化方法把TOPEX/Poseidon资料同化到潮汐数值模式中去对模式进行校正是有效的     

基于FVCOM 的渤海潮波数值模拟

基于有限体积法海洋数值模型(FVCOM),对渤海当前水深岸线状况下的潮汐潮流进行了数值计算。模式采用不规则三角形网格,较好地提高了黄河口处网格分辨率,模拟了渤海海域K1,O1,M2和S2四个主要分潮。利用渤海沿岸19个验潮站的资料对模拟结果进行了验证,K1分潮振幅绝均差2.39 cm,迟角绝均差4.36°,O1分潮振幅绝均差1.40 cm,迟角绝均差4.29°,M2分潮振幅绝均差为3.55 cm,迟角绝均差为5.69°,S2分潮振幅绝均差1.72 cm,迟角绝均差8.86°,结果显示各分潮模拟结果合理,较真实地反映了渤海海域四个分潮传播情况。     

江苏近岸海域水位变化特征分析

基于江苏沿海连云港、吕四两个测点的验潮站多年的观测资料以及AVISO卫星高度计资料,利用统计分析方法和潮汐调和分析方法研究江苏沿海地区的海洋水位变化特征。结果表明:江苏沿海海平面和潮差均呈上升趋势,海平面上升速度达3.35 mm/a,高于全球和区域海平面的上升速度;对采样间隔为1 h的潮位连续观测数据作调和分析,各验潮站主要半日分潮的振幅呈上升趋势,全日分潮的振幅呈下降趋势,S_a分潮的周期性变化与El Nino现象有关。     

南海北部沿岸海域潮汐的调和分析

采用t_tide潮汐分析工具对南海北部的5个验潮站2009年全年的逐时潮高资料进行调和分析,计算出各站的调和常数,评估调和常数的准确性、稳定性,并总结了广东沿岸海域潮汐特征.利用对2009年逐时潮高的调和分析结果对2010年全年的潮高进行预测,将各站预测结果与同时间的实测数据进行全年和分季节进行比较,对预测结果与实测数据的残差进行统计分析.通过对残差的散点分布、概率分布、置信区间等统计结果进行分析,检验预测结果的准确性、稳定性和可靠性.结果表明：广东沿岸海域潮汐是以M2分潮为主,K1、O1、S2为次结合的潮汐机制,采用t_tide潮汐分析工具对南海北部潮高的预测结果与实测数据拟合较好,相位预测准确,潮高预测除在时间序列尾部（年尾）有些许较大的误差外,t_tide工具在南海北部潮汐预报中具有较高的准确性和稳定性.预测残差的整体服从正态分布,残差均值小于10-2m量级,方差最大为0.229 4,最小为0.173 2,95%置信区间长度小于10-2.各站季节分析主要分潮的离散度小于0.04的结果充分证明不同季节的分析区别不明显,3个月资料与整年资料的调和分析结果几乎一致,与所选取的季节资料几乎无关.虽然在预测值中,有极个别的残差将近1 m,但并不足以影响到预测的准确性.     

渤海M2分潮的伴随模式数值实验

根据渤海海域内M2潮汐调和常数的实测值,采用伴随方法来反演出开边界处的潮汐调和常数.为了取得较好的数值模拟结果,同时对给定的底摩擦系数进行了校正并对水深进行了微调.做了4个实验,并分别计算出调和常数的实测值与模拟值之差的绝对平均值:(1)只用19个验潮站的潮汐调和常数;振幅差为2.4cm,迟角差为5.0°.(2)只用37个观测点的高度计资料;振幅差为4.4cm,迟角差为5.7°.(3)同时利用19个验潮站的潮汐调和常数和37个观测点的高度计资料;振幅差为5.5cm,迟角差为8.5°.(4)同时利用19个验潮站的潮汐调和常数和14个观测点的高度计资料;振幅差为3.3cm,迟角差为5.6°.4个实验结果都较好地体现了渤海M₂潮波的特征.