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东海潮汐模拟研究
时间:2019-03-24 13:34:39 来源:章丘信息网 作者:匿名



东海潮汐模拟研究

作者:未知

摘要:本文利用HAMSOM三维斜压缩海洋模型模拟东海M2内潮,计算内部潮汐能量通量。研究表明,东海的潮汐主要来自冲绳海槽和琉球海沟。该区域的潮汐振幅和能量通量较大,它们传播到浅海陆架和深海,主要是深海,以及内部潮汐能量通量。它沿着黑潮路径分布。海峡两岸附近的潮汐能量通量最大,方向是黑潮。

关键词:内潮; HAMSOM;能量通量;黑潮

中图分类号:P731.2文献标识码:A文章编号:1006-7973(2018)8-0040-03

内潮是具有潮汐频率的低频海洋内波,主要发生在海洋中,具有密度稳定的分层。人们普遍认为,内潮的机制主要是潮汐作用的机制,即在稳定的分层海洋中,正压海浪受到海床地形变化的干扰,导致内潮。

冲绳海槽和东海的琉球海沟在地形上发生了巨大的变化。温跃层一年四季都存在,符合内潮的机制。 Tian [1]通过TOPEX/POSEIDON数据从西北太平洋提取M2内部潮汐能量通量,表明西北太平洋地区的最大潮汐能量通量发生在130°E-140°E,20°N-30°N在琉球海沟,约4kw/m,并传播到西南。 Niwa和Hibiya [2]基于POM模型研究表明,内部潮汐发生在琉球岛链附近,主要发生在东南部,但该研究没有考虑模型中海域的黑潮。张晓倩[3]通过TOPEX/POSEIDON数据提取内潮,并指出琉球岛链附近的内潮向东南方向传播,通量为3.9kw/m。江波[4]利用三维非线性数值模型发现长江口和杭州湾东部的内潮主要受地形和潮汐特征的影响,而台湾东北部的内部潮汐(冲绳)低谷)主要受黑潮和地形的影响。宋丹[5]利用HAMSOM模型研究表明,东海潮主要产生于琉球岛东部的大陆坡。地层M2中潮汐的最大振幅约为20m,主要传播到西北太平洋。振幅衰减到约5米,波长约为150千米,传播速度约为4米/秒。1 HAMSOM模型模拟了东海M2的内部潮汐

HAMSOM(汉堡货架海洋模型)适用于模拟边缘海洋和陆架海。本文将每个凤凰点的月平均温度和盐度值作为初始场,并加入M2的谐波常数作为模式。驱动场,输出结果包括水位,流速,温度,盐度和密度。

1.1模式验证

在内部潮汐发生机制中,正压潮是产生内潮的能源,模拟正压潮是否准确对于模式验证至关重要。对模式输出水位进行谐波分析,得到M2偏潮的幅度和相位,如图1所示,单位为m,在填充图上绘制相同的时间线。图2显示了当Niwa和Hibiya [2]基于POM模型模拟东海M2时,M2潮汐和潮汐的分布。结果与模拟结果基本一致。潮汐通过太平洋的琉球群岛传播到东海。之后,基本保持前进波的特性。

进一步验证,根据康明斯和Oey [6]的方法,将模拟结果与TOPEX/Poseidon卫星高度计观测数据的M2部分潮汐反演的幅度和相位进行比较,并得出两者之间的绝对均方误差RMS。计算两个。 :

其中A表示幅度,G表示相位,m表示模式结果,o表示参考物体,计算的RMS如图3所示。整个海域的RMS低于0.5米。本文主要研究了冲绳海槽和琉球海沟地区的RMS。低于0.1 m,模拟结果与T/P高度计数据吻合良好。

因此,内部潮汐正压潮汐驱动的HAMSOM模式模拟是合理的,特别是在冲绳海槽和琉球海沟地区,本文主要研究,模拟基本准确。

1.2仿真结果分析

内潮的观察主要通过改变各水层的等温线来研究相关特征[7]。因此,本文通过分析海水的垂直密度变化,分析了模型对内潮的模拟。

为了研究内部潮汐的产生,冲绳海槽和琉球海沟设置了6个点(1到6点),如图4所示。此外,为了研究内部潮汐的扩散,双方设定4分(第7点至第10点)。图5至图8是1个月内10个点的垂直密度分布。可以看出,等压线是规则波动的,并且每个点的幅度大致相等,显示半天的潮汐循环特征,表明HAMSOM模式模拟M2内部潮汐现象。其中,绳槽第1至第6点和琉球海沟的等密度线的振幅约为20m~40m,等密度线的振幅可以反映内潮的振幅。 Niwa和Hibiya发现琉球岛链附近的M2内部潮汐振幅高达30米以上。宋丹的研究表明,琉球岛链区M2的最大振幅约为20m,与结果基本一致。浅海陆架区第7和第8点的密度线较小,约5m~7m。深海区第9和第10点的密度线的振幅与冲绳海槽和琉球海沟的密度线基本相同。可以看出,在冲绳海槽和琉球海沟地区产生内潮后,它会扩散到浅海陆架和深水海洋。在浅海陆架区,由于水层分层较弱,温度较浅,内潮的波动幅度较小,内陆潮波在大陆架上的反射也会使幅度明显减小。在深海中,海水层稳定,温跃层更深,内部潮汐幅度更大。

2内部潮汐能量通量的计算

内潮发生过程中从正压潮到内潮的能量通量一直是学者关注的焦点,因此对内潮的研究除了分析内潮现象本身的规律外,对于能量通量的计算。 。

内部潮汐能通量是潮汐循环中脉动压力和脉动速度V的乘积的平均值,即

脉动压力和脉动流速的计算主要基于Simmons和Nash中内部水分通量计算的描述。图9显示了潮汐循环中内部潮汐能通量的分布。冲绳海槽地区的潮汐能通量相对较大,约为15千瓦/米至25千瓦/米。此外,黑潮由Tusula海峡向东北弯曲。在一些海域,能量通量非常大,沿着黑潮路径向东北方向延伸。一般来说,内部潮汐能量通量集中在黑潮路径区域和琉球海沟区域,这与以前的研究一致。

浅海陆架区的潮汐能通量值较小,深海区的潮汐能通量值较大,与先前等密度线的振幅分布一致。进一步研究琉球岛链附近海域的内部潮汐能量通量。图10显示了潮汐循环中内部潮汐能通量的分布和传播。图11显示了Niwa和Hibiya [2]基于POM的研究结果。这两张图很好地吻合,内部潮汐能量通量是相同的。内部潮汐产生于琉球岛附近的海域,并扩散到浅海陆架和深海,主要是深海区域,内部潮汐在浅海中传播。强烈的底部摩擦消散,因此浅海陆架区域的潮汐能量通量值很小。在黑潮海峡的弯曲部分,黑潮流速和流速非常大。该区域的内部潮汐能量通量不仅大,而且在黑潮方向。为了进一步研究内部潮汐的产生和消散,计算潮汐循环中内部潮汐能量通量的差异。如图12所示,台湾东部,冲绳海槽,琉球海沟和图苏拉海峡的度数值相对较大,表明这些地区有内部潮汐向外传播;浅海陆架区基本为零,表明这些区域的潮汐非常弱;琉球岛链外的海域也有一些大的散射区域,可以看出潮汐主要来自琉球岛链。另外,从发散图可以看出,发散值是正的和负的,即东海潮的发散和收敛区域是相邻的。 F,Holloway研究了澳大利亚西北部陆地的内陆潮汐,以低模态发现。潮汐以内潮为特征的耗散区与发电区相邻,这与本文的结论是一致的。

3结论

本文利用HAMSOM模型模拟东海的潮汐,同时考虑到黑潮的影响。研究发现,东海的潮汐主要分别位于琉球岛链附近的冲绳海槽和琉球海沟,分别传播到浅海陆架区和深海区。其中,陆架区域的潮汐振幅较小,深海区域的潮汐振幅较大;计算出的内部水分通量约为1至10kW/m,这与前人模拟的能量通量的大小一致。内部潮汐能量通量主要分布在冲绳海槽,琉球海沟和图苏拉海峡附近。它沿着黑潮路径分布,大小为20-30千瓦/米,以及图布拉海峡附近的内部潮汐通量。它非常大,传播方向与黑色趋势一致。浅海区域的能量通量较小,深海区域的通量较大。引用:

[1]田继伟,周磊。使用TOPEX/POSEIDON高度计数据估算沿西北太平洋边缘的M2内部潮汐能量通量。地球物理研究快报,2003,30(17)。

[2] Niwa Y Hibiya T.东海M2内潮汐的三维数值模拟。地球物理研究期刊 - 海洋,2004,109(C4)。

[3]张晓倩,梁新峰,周磊。通过TOPEX/Poseidon高度计数据提取的太平洋M2潮汐能量通量分布。海洋学报,2005,27(5):9-14

[4]江波。黄海与东海内潮的数值模拟。 [硕士论文]。青岛:中国海洋大学,2009。

[5]宋丹。基于中国东部陆架大陆潮汐的z坐标 - 循环模式研究:[博士论文]。青岛:中国海洋大学,2009

[6] Cummins,P.,Oey,L.,1997。模拟北不列颠哥伦比亚省的正压和斜压潮汐。 Journal of Physical Oceanography 27,762-781。

[7]郭璞,方文东,余红兵。近海陆架区潮汐观测研究进展,地球科学进展,2006:21(6)

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