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POM海洋数值模式及对渤、黄、东海潮汐潮流模拟试验的初步分析

作　者: 曲大鹏
导　师: 袁业立
学　校: 国家海洋局第一海洋研究所
专　业: 物理海洋学
关键词: 潮波渤、黄、东海底摩擦系数粘性-地形修正项斜压
分类号: P731.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 328次
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内容摘要

本文采用POM三维海洋数值模式(Princeton Ocean Model)模拟渤、黄、东海的潮波运动。在总结前人研究的基础上,主要考虑以下三个因素对潮波系统的影响:第一,底摩擦在研究潮波运动中是非常重要的一个因素。对于海底变化复杂的地形来说,是很难通过经验系数或者人为调试给出比较理想的底摩擦系数场,所以在模拟潮波运动的时候,底摩擦系数的选取是十分重要的;第二,通过对POM海洋数值模式的学习与理解,看到模式方程组中省略的部分粘性项的量级在地形陡变的区域(冲绳海槽处)是可以与科氏力相比拟的,所以在POM模式中引入该项(粘性-地形修正项)并分析其对潮波系统的影响;第三,前人研究的大部分潮波模拟试验都是正压的,但实际的海洋存在复杂的温、盐斜压场,其对潮波运动产生的影响也是本文研究的主要内容。综上所述,本文通过试验研究这三个因素对潮波系统的影响:(1)不同的底摩擦系数场;(2)εui、εθ、εs粘性-地形修正项;(3)年平均和夏季温、盐斜压场。利用渤、黄、东海开边界的M2分潮调和常数强迫边界水位,对全场M2分潮的振幅和迟角进行数值模拟。试验中分别选取了不同的底摩擦系数场,并在此基础上加入εui、εθ、εs粘性-地形修正项,最后加入年平均和夏季温、盐斜压场。将以上各试验的模拟结果分别同渤、黄、东海沿岸90个验潮站点的实测数据做比较,得出各因素对M2分潮系统的影响。通过以上的研究工作,对渤、黄、东海潮波系统的模拟状况有了一个较全面的理解,为今后的潮汐、潮流数值模拟建立良好的基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-22
  1.1 海洋数值模式的发展现状  9-11
  1.2 渤、黄、东海潮汐潮流特征  11-17
  1.3 中国近海潮汐潮流模拟的研究现状  17-20
  1.4 底摩擦系数CD 在潮汐模拟中的重要性  20
  1.5 本文的工作  20-22
第二章 POM 海洋模式理论  22-39
  2.1 σ坐标系下的基本控制方程组  23-26
  2.2 POM 模式中的基本控制方程组  26-28
  2.3 湍流二阶矩闭合方程组  28-35
  2.4 边界条件  35-36
  2.5 垂向积分方程  36-37
  2.6 ARAKAWA C 网格  37-39
第三章模式设置及粘性-地形修正项  39-44
  3.1 模型网格设置  39-40
  3.2 边界、初始条件  40
  3.3 模式参数设置  40
  3.4 粘性-地形修正项的分析与应用  40-44
第四章对渤、黄、东海正压潮波模拟  44-60
  4.1 POM 模式对底摩擦的描述  44-46
  4.2 控制实验（正压潮）  46-48
  4.3 正压实验一：底摩擦取为常数的正压潮模拟  48-52
  4.4 正压实验二：加入粘性-地形修正项  52-60
第五章对渤、黄、东海斜压潮波模拟  60-74
  5.1 斜压实验一（年平均温盐资料）  60-63
  5.2 斜压实验二（8 月份温盐资料）  63-67
  5.3 斜压实验三（加入粘性-地形修正项）  67-74
第六章结论及讨论  74-84
  6.1 本文主要结论  74-83
  6.2 后续工作展望  83-84
参考文献  84-87
致谢  87

POM海洋数值模式及对渤、黄、东海潮汐潮流模拟试验的初步分析

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