本文關鍵詞：基于FVCOM的瓊州海峽潮汐潮流數(shù)值模擬與研究

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【摘要】：通過建立高精度的不規(guī)則三角形網(wǎng)格和有限體積方法的FVCOM模型,對包括瓊州海峽和北部灣的海區(qū)進行模擬,對瓊州海峽及其鄰近海區(qū)的潮汐潮流特征進行了較為深入的了解。對比收集到的驗潮站調(diào)和常數(shù)資料、前人繪制的同潮圖以及漲落潮流場,可以認為模式結果是可信的。對該模型的計算結果進行分析,可以得出以下結論：(1)由同潮圖可知,瓊州海峽內(nèi)的潮波由海峽兩側(cè)不同的潮波系統(tǒng)傳入,其中海峽西側(cè)主要是半日潮波,東側(cè)主要為全日潮波。(2)在瓊州海峽,西口的潮汐類型為正規(guī)全日潮,東口為不正規(guī)半日潮,海峽中部為不正規(guī)全日潮。海峽內(nèi)基本上是正規(guī)全日潮流和不正規(guī)全日潮流。(3)潮流橢圓可以較為直觀的展現(xiàn)潮流的變化特征,瓊州海峽內(nèi)的半日潮流和全日潮流均為東西向的往復流,全日分潮流速比半日分潮的大。在海峽東、西口旋轉(zhuǎn)率較大,流動具有旋轉(zhuǎn)流特征。(4)對表層流場進行720 h(30d)的平均,得到瓊州海峽的表層歐拉潮汐余流場。海峽內(nèi)含有多個渦旋式流動,與其鋸齒狀地形有很大關系。在岸線劇烈彎曲的地方,會存在潮汐岬角峰,能將近岸處的物質(zhì)帶離,對海灣內(nèi)的水交換有很大作用。海峽內(nèi)的余流整體是向西流的,造成的水體通量約為0.031,*106m3/s,最大流速位于海峽北部,南部次之,中部最小,這可能是因為海峽內(nèi)存在較多的渦旋式流動。海峽內(nèi)全日分潮引起的余流明顯要比M2分潮的大,K1、O1和M2三個分潮余流的疊加,得到的流場與原始實驗的余流場在形態(tài)和量級上相似,說明海峽內(nèi)潮流間的相互作用并不明顯。(5)選擇海峽內(nèi)的一條斷面,對模式的動量方程各個項進行分析。沿海峽方向,正壓梯度力項和水平對流項起主要作用,垂向?qū)α黜椬饔靡草^為明顯,科氏力項和垂向擴散項較弱�？绾{方向,也主要是正壓梯度力項和水平對流項平衡。由于海峽內(nèi)部主要為西向流,科氏力項由南向北貢獻增大,垂向擴散項和垂向?qū)α黜椮暙I不明顯。瓊州海峽的西向余流是由考慮水平對流項、海表面正壓梯度力項和科氏力項的非線性效引起的。沿海峽和跨海峽兩個方向的動量方程各項分布均與該斷面處的水深對應,可知海峽內(nèi)的西向余流是潮流與地形相互作用引起的非線性效應產(chǎn)生的。(6)討論了在關閉海峽東、西兩側(cè)出口時,計算區(qū)域的潮汐、潮余流的變化特征。關閉海峽東口后,由西口傳入海峽的潮波中,半日分潮潮波占優(yōu),由此引起的余流為速度較小的東向流。關閉海峽西口,由東口傳入海峽的南海外海潮波中,全日分潮潮波占優(yōu),其引起的余流形態(tài)與原始實驗相似,但強度較弱。關閉海峽東、西口時,各分潮在北部灣內(nèi)均出現(xiàn)了完整的潮波系統(tǒng)。瓊州海峽復雜的地形使其成為南海北部的高耗散區(qū),因此關閉海峽后,灣內(nèi)的能量損失減小,灣內(nèi)能量的增大使得無潮點移至海水中。全日分潮在北部灣東北部的振幅(遲角)均減小(增大),是因為無潮點的北移,和關閉海峽使得南海外海潮波不能經(jīng)由瓊州海峽傳入北部灣所致,說明海峽對北部灣的潮波系統(tǒng)有顯著影響。半日分潮主要是從海峽西口進入海峽,而全日分潮則是從東口傳入。又因為北部灣是全日潮海區(qū),海峽以東是不規(guī)則半日潮海區(qū),因此關閉海峽東口對這兩個海區(qū)影響不大,但是對于瓊州海峽里的潮汐潮流就有很大影響。
【關鍵詞】：瓊州海峽 潮汐 潮流 余流
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P731.23
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 2 海洋數(shù)值模式FVCOM簡介15-22
• 2.1 模式特點15-16
• 2.2 模型控制方程16-20
• 2.2.1 笛卡兒坐標系下的原始方程16-17
• 2.2.2 σ坐標系下的控制方程17-20
• 2.3 二維垂向平均方程20-21
• 2.4、三角形網(wǎng)格21-22
• 3 模型設置與驗證22-31
• 3.1 計算區(qū)域及網(wǎng)格22-24
• 3.2 岸線與地形24-25
• 3.3 模式邊界條件和初始條件25-26
• 3.4 模式驗證26-31
• 3.4.1 驗潮站調(diào)和常數(shù)驗證26-29
• 3.4.2 潮流驗證29-31
• 4 結果分析31-57
• 4.1 潮波系統(tǒng)分析31-34
• 4.2 潮汐類型34-35
• 4.3 潮流類型35-36
• 4.4 潮流橢圓36-40
• 4.5 余流40-43
• 4.6 動量方程分析43-46
• 4.7 海峽對兩側(cè)海域潮波系統(tǒng)的影響46-57
• 4.7.1 關閉海峽東口的實驗47-51
• 4.7.2 關閉海峽西口的實驗51-55
• 4.7.3 余流分析55-56
• 4.7.4 小結56-57
• 5 總結與展望57-60
• 5.1 總結57-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63
• 個人簡歷63
• 發(fā)表的學術論文63

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