【摘要】：南海位于中國(guó)大陸南端，是溝通太平洋和印度洋的重要通道之一，地理位置非常重要。南海地形變化劇烈，島礁眾多，使得南海的潮波系統(tǒng)非常復(fù)雜。南海潮能耗散較強(qiáng)，在深水處，，僅考慮底摩擦耗散不能充分體現(xiàn)潮能耗散的實(shí)際情況，還必須考慮表面潮向內(nèi)潮轉(zhuǎn)換時(shí)的能量損失，即內(nèi)潮耗散。 本文建立了南海潮波模式及其伴隨同化模式，在傳統(tǒng)二維潮波方程的基礎(chǔ)上加入了內(nèi)潮耗散項(xiàng)，考慮了內(nèi)潮耗散對(duì)南海潮波系統(tǒng)的影響。在前人工作基礎(chǔ)上，改進(jìn)了內(nèi)潮耗散參數(shù)化方案，并給出了內(nèi)潮耗散項(xiàng)中地形效應(yīng)參數(shù)的計(jì)算公式。 評(píng)估了全球大洋潮汐模式TPXO7.2、GOT00.2、NAO.99b和DTU10在南海的準(zhǔn)確度。依據(jù)對(duì)比分析結(jié)果，選用DTU10模式來(lái)計(jì)算本研究的開邊界條件。 以63個(gè)驗(yàn)潮站和24個(gè)TOPEX/Poseidon衛(wèi)星高度計(jì)軌道交叉點(diǎn)處的調(diào)和常數(shù)作為觀測(cè)值，利用伴隨同化方法來(lái)優(yōu)化模式中的底摩擦系數(shù)和內(nèi)潮耗散系數(shù)，使得模擬結(jié)果與觀測(cè)值更加接近。為了尋找最優(yōu)的優(yōu)化方案，設(shè)計(jì)了7組數(shù)值實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)1~7M2分潮模擬結(jié)果與觀測(cè)值的均方根偏差分別為29.78cm、24.08cm、12.64cm、12.56cm、10.19cm、10.63cm和10.15cm，可以看出實(shí)驗(yàn)7先優(yōu)化內(nèi)潮耗散系數(shù)再優(yōu)化底摩擦系數(shù)的模擬結(jié)果最優(yōu)。 確定了同化方案后，本文建立了1/8°和1/4°兩種水平分辨率的M2分潮的單分潮數(shù)值模式，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，水平分辨率1/4°模式的計(jì)算時(shí)長(zhǎng)大約為1/8°模式的1/5，而誤差僅略大。考慮到4個(gè)分潮耦合模擬需要積分時(shí)間更長(zhǎng)，為了提高計(jì)算效率，采用分辨率為1/4°的模式進(jìn)行最終的M2、S2、K1、O1四個(gè)分潮耦合同化模擬。對(duì)于1/4°模式而言，7個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中結(jié)果最優(yōu)的仍為實(shí)驗(yàn)5、6和7，實(shí)驗(yàn)7最優(yōu)，其次是實(shí)驗(yàn)5，與1/8°模式情況相同。 采用先優(yōu)化內(nèi)潮耗散系數(shù)再優(yōu)化底摩擦系數(shù)的方案，對(duì)南海M2、S2、K1、O1分潮進(jìn)行了耦合同化模擬。M2、S2、K1和O1分潮模擬值與觀測(cè)值的均方根偏差分別為12.35cm、6.47cm、9.79cm和8.21cm，模擬結(jié)果與觀測(cè)符合良好�；谠撃M結(jié)果，分析了南海M2、S2、K1、O1四個(gè)分潮的潮汐潮流特征，較好地體現(xiàn)了南海潮波的傳播規(guī)律。 基于四個(gè)分潮耦合同化模擬結(jié)果，分析了南海M2、S2、K1、O1四個(gè)分潮的潮能通量分布情況。四個(gè)分潮的潮能都由太平洋經(jīng)呂宋海峽傳入，然后向西南方向傳播。S2分潮的潮能通量量級(jí)明顯小于另外三個(gè)分潮的潮能通量。不論對(duì)于半日分潮還是對(duì)于全日分潮來(lái)說(shuō)，都是在呂宋海峽處的潮能通量最大。 基于四個(gè)分潮耦合同化模擬結(jié)果，還分析了南海的潮能耗散情況。南海的潮能耗散除了底摩擦造成的底摩擦耗散外，還通過(guò)表面潮向內(nèi)潮轉(zhuǎn)換的方式來(lái)進(jìn)行耗散，即內(nèi)潮耗散。南海的底摩擦耗散主要發(fā)生在沿岸淺水區(qū)域，內(nèi)潮耗散主要集中在呂宋海峽等深水區(qū)，呂宋海峽處為最大。
【圖文】：

S2、K1、O1主要分潮的潮汐潮流。Zu et al (2008)[27]通過(guò)將 T/P 衛(wèi)星高度計(jì)資料同化到正壓潮波模型中，模擬了南海 8 個(gè)主要分潮（M2、S2、K1、O1、N2、K2、P1和 Q1）。

4 數(shù)值實(shí)驗(yàn)4.1 計(jì)算海區(qū)及參數(shù)設(shè)置本文以南海為研究區(qū)域，南海地形如圖 4-1 所示。南海北部陸架區(qū)、北部灣、泰國(guó)灣及巽他陸架區(qū)水深較淺，大都在 200 m 以內(nèi)，南海中央海盆水深較大，最深可達(dá) 5000 m 以上。計(jì)算區(qū)域范圍為 99°E~126°E、4°S~26°N，水平分辨率為1/8°，網(wǎng)格數(shù)為 217×241（圖 4-2）。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P731.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2609111