中國南海地形復(fù)雜、石油資源豐富,在地理位置上有極大的戰(zhàn)略價值。南海海域是一個地形復(fù)雜的半封閉海盆,受季風(fēng)、黑潮等因素的作用南海呈現(xiàn)獨特的中尺度變異特。中尺度現(xiàn)象不僅對于南海環(huán)流和溫鹽分布有重要影響而且對于生物海洋的研究也有重要影響。隨著計算機(jī)性能和衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的不算增加,海洋數(shù)值模式也不算改進(jìn)和開發(fā)。多種海洋模式被用來模擬和研究南海區(qū)域的海洋環(huán)流和中尺度渦旋現(xiàn)象。不同海洋模式由于其參數(shù)化物理方案、坐標(biāo)以及積分方案的不同對南海的模擬結(jié)果也有所區(qū)別。面對海洋模式的多樣化和容易獲取的特點,對比海洋模式對南海物理現(xiàn)象模擬的適應(yīng)性成為目前研究的迫切問題。本文針對此問題對比了目前國際上比較流行的幾個區(qū)域海洋環(huán)流模式(POM、ROMS、HYCOM)的特點,并選取其對南海渦旋個例的模擬結(jié)果進(jìn)行分析,對比了三個海洋模式在南海區(qū)域的模擬效果,得到以下主要結(jié)論： (1)1月份氣候態(tài)的模擬對比試驗中,三個模式都模擬出了南海冬季的氣旋式流場,但是POM和HYCOM模式的模擬結(jié)果中渦旋相對要多些。ROMS和HYCOM模式在呂宋海峽都有黑潮流套形式入侵南海,但是POM模式則沒有出現(xiàn)黑潮流套。對溫躍層的模擬HYCOM相比POM和ROMS更有優(yōu)勢,尤其是在地形變化陡峭的地方HYCOM的模擬結(jié)果更接近SODA的值。對于中低層的流場的模擬POM和ROMS模式的模擬過于強(qiáng),而HYCOM模式的模擬則相對較好。 (2)通過2007年兩個越南沿海渦旋個例的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)：三個模式都模擬出了模式時間段內(nèi)的南海大區(qū)域的環(huán)流情況,但是流場強(qiáng)度比OSCAR海表面流場強(qiáng)度要大。從模式模擬的SSHA的結(jié)果與衛(wèi)星高度計的SSHA的結(jié)果的相關(guān)性分析可以發(fā)現(xiàn)：HYCOM模式在兩個時間段的模擬過程中SSHA的平均相關(guān)性都在0.3以上。針對模擬個例時間段內(nèi)的渦旋情況ROMS和HYCOM模式都模擬出了該時間段渦旋的存在,而POM模式則沒有模擬出個例1時間段渦旋的存在。渦旋存在時間以及強(qiáng)度上分析ROMS和HYCOM模式模擬效果各有優(yōu)劣。 對比三個模式的綜合模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)HYCOM模式在南海區(qū)域的模擬具有一定的優(yōu)勢。因此利用HYCOM模式為基礎(chǔ)分析了風(fēng)應(yīng)力對中尺度渦旋的生命周期以及強(qiáng)度的影響。風(fēng)應(yīng)力的參數(shù)化方案是區(qū)域海氣耦合模式中海氣動量交換的重要組成部分,本文對比了兩種風(fēng)應(yīng)力參數(shù)化方案以及各自是否考慮海表流的影響對模擬結(jié)果的影響。在研究的基礎(chǔ)上得到以下結(jié)論： (1) Wujun和Yelland and Taylor的兩種風(fēng)應(yīng)力參數(shù)方案在風(fēng)速較大的區(qū)域(風(fēng)速大于17m/s)四個參數(shù)化計算方案的結(jié)果相差均比較大(均大于0.2N/m2);風(fēng)速在4-16m/s區(qū)間的參數(shù)化方案風(fēng)應(yīng)力的計算結(jié)果比衛(wèi)星觀測的風(fēng)應(yīng)力計算結(jié)果相近(誤差小于0.05N/m2)。如果將海表流對風(fēng)應(yīng)力的影響加入風(fēng)應(yīng)力參數(shù)化方案中,其模擬效果會有所改善。 (2)風(fēng)應(yīng)力對渦旋的形成時間以及渦旋的垂直深度有直接的影響。風(fēng)應(yīng)力的大小會影響渦旋存在的時間和渦旋的移動速度。針對越南沿海的渦旋個例分析表明：當(dāng)風(fēng)應(yīng)力越大的時候渦旋表面的流場越大,渦旋的垂直深度則越深。垂向混合的強(qiáng)度則越大。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P731;P714
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 項目研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
第2章 模式簡介
    2.1 POM模式簡介
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 垂向混合方案
        2.1.3 邊界條件
        2.1.4 積分方案
    2.2 ROMS模式簡介
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 垂向混合方案
        2.2.3 邊界條件
        2.2.4 積分方案
    2.3 HYCOM模式簡介
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 垂向混合方案
        2.3.3 垂向混合坐標(biāo)
        2.3.4 邊界條件
第3章 模式南海模擬效果對比
    3.1 實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理
    3.2 垂直分層對比
    3.3 氣候態(tài)實驗結(jié)果對比
        3.3.1 海面高度模擬對比
        3.3.2 溫度場模擬對比
        3.3.3 鹽度場模擬對比
        3.3.4 流場模擬對比
    3.4 個例1模擬結(jié)果對比
        3.4.1 個例介紹
        3.4.2 POM模擬結(jié)果對比分析
        3.4.3 ROMS模擬結(jié)果對比分析
        3.4.4 HYCOM模式結(jié)果分析
    3.5 個例2模擬結(jié)果對比
        3.5.1 個例介紹
        3.5.2 POM模擬結(jié)果對比
        3.5.3 ROMS模擬結(jié)果對比
        3.5.4 HYCOM模擬結(jié)果對比
    3.6 本章小結(jié)
第4章 海洋模式改進(jìn)方案
    4.1 風(fēng)應(yīng)力計算方案對比
    4.2 實驗方案設(shè)計及結(jié)果對比
第5章 風(fēng)應(yīng)力對渦旋形成的影響
    5.1 實驗設(shè)計
    5.2 實驗結(jié)果分析
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 本文創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2841637