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        北印度洋半日潮波的數(shù)值模擬研究

        2020-11-12 09:44:04萬榮強(qiáng)魏澤勛高秀敏徐曉慶滕
        海洋科學(xué)進(jìn)展 2020年4期

        萬榮強(qiáng)魏澤勛高秀敏徐曉慶滕 飛*

        (1.自然資源部 第一海洋研究所,山東 青島266061;2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室 區(qū)域海洋動(dòng)力學(xué)與數(shù)值模擬功能實(shí)驗(yàn)室,山東 青島266061)

        潮汐對(duì)航運(yùn)交通、海港工程、軍事活動(dòng)、漁業(yè)、近海環(huán)境研究等方面都有十分重要的影響[1]。印度洋是世界第三大洋,其地形錯(cuò)綜復(fù)雜,除中部有大洋中脊外,東部還有東印度洋海嶺、?;『秃蠋У?而在海嶺、海丘和海臺(tái)之間還分布著許多海盆[2],這導(dǎo)致了其潮波系統(tǒng)較為復(fù)雜。

        已有對(duì)北印度洋海域的潮波特征分析工作主要集中于印度洋東部海域、南部海域和波斯灣等局部海域,針對(duì)整個(gè)北印度洋海域的潮汐、潮流數(shù)值模擬的研究工作較少。早期對(duì)于印度洋潮汐的研究主要為實(shí)測數(shù)據(jù)分析和歷史資料對(duì)比[3-7],且對(duì)分潮M2和S2的潮波特征研究結(jié)果有很大差異。Hendershott認(rèn)為M2在斯里蘭卡東部、孟加拉灣南部和印度尼西亞西部各有1個(gè)無潮點(diǎn)[8];Mccammon和Wunsch根據(jù)文獻(xiàn)資料和驗(yàn)潮站實(shí)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)M2在馬爾代夫西側(cè)和印度尼西亞西側(cè)各有1個(gè)無潮點(diǎn),馬六甲海峽北部有1個(gè)退化的無潮點(diǎn),S2與M2類似[9];Mazzega的研究結(jié)果與Mccammon和Wunsch的類似,M2在阿拉伯海南部和孟加拉灣南部各有1個(gè)無潮點(diǎn)[10];而Accad和Pekeris的研究中,M2在阿拉伯海南部有1個(gè)無潮點(diǎn),斯里蘭卡東部沿岸有1 個(gè)退化的無潮點(diǎn)[11];Schwiderski的研究中,M2在阿拉伯海南部和斯里蘭卡東部各有1 個(gè)無潮點(diǎn)[12]。由于缺乏精確的實(shí)測資料及潮汐調(diào)和分析方法,這些研究的說服力較弱。隨著海洋數(shù)值模式的進(jìn)一步開發(fā)與應(yīng)用,對(duì)印度洋局部海域潮汐的認(rèn)識(shí)也更加深入[13-15]。Pous等在波斯灣和阿拉伯海北部進(jìn)行了7個(gè)分潮的數(shù)值模擬[16];王永剛等采用ROMS模式模擬了東印度洋印度尼西亞海域的潮汐潮流[17];滕飛等利用FVCOM 模式[18]模擬了東印度洋印度尼西亞附近海域的潮汐潮流[19];劉經(jīng)東等利用北印度洋海域TOPEX/Poseidon(以下簡稱T/P)衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)和沿岸驗(yàn)潮站數(shù)據(jù),對(duì)4種大洋潮汐模式進(jìn)行了分析和評(píng)估[20]。這些研究多為印度洋海域的局部區(qū)塊,沒有將北印度洋潮汐潮流作為整體進(jìn)行系統(tǒng)分析。因此有必要建立更加完善的北印度洋半日潮波整體數(shù)值模型。

        我們基于FVCOM(有限體積海岸海洋模型)海洋數(shù)值模式,采用非結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格和垂向σ坐標(biāo)系,對(duì)海洋中的島嶼、海峽等地形變化劇烈的海域及地形平坦的海盆進(jìn)行網(wǎng)格布局靈活處理,兼顧模擬精度和計(jì)算效率[18],實(shí)現(xiàn)北印度洋海域潮汐和潮流更為精細(xì)化的模擬。通過輸入潮汐邊界強(qiáng)迫,建立北印度洋潮汐潮流數(shù)值模型。鑒于該海域半日潮波的重要性,我們重點(diǎn)研究M2和S2兩個(gè)主要半日分潮。在模型中應(yīng)用Chezy型底摩擦關(guān)系,并通過與實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)比來縮小最優(yōu)底摩擦系數(shù)值的范圍。根據(jù)模擬結(jié)果,掌握北印度洋海域潮波的傳播特征和潮流橢圓的空間分布特征等,完善對(duì)該海域半日潮波的整體研究。

        1 基本方程與模式設(shè)置

        1.1 基本方程

        FVCOM 海洋數(shù)值模式在垂向采用σ坐標(biāo)系以模擬北印度洋復(fù)雜的海底地形,坐標(biāo)變換公式為

        由于模擬海域的緯度范圍較大,不同緯度的科氏力差異影響劇烈,我們?cè)谶B續(xù)方程和動(dòng)量方程中采用球坐標(biāo)系,并在動(dòng)量方程中引入重力-離心勢產(chǎn)生的平衡潮。連續(xù)方程和二維動(dòng)量方程形式分別為

        式(1)~(4)中,Z為水深,ζ為相對(duì)于未擾動(dòng)海面的潮汐高度,h為未擾動(dòng)水深,H為擾動(dòng)水深,t為時(shí)間,R′為地球半徑,u和v分別表示東向和北向流度,λ和φ分別為計(jì)算點(diǎn)的經(jīng)度和緯度,f為科氏力參數(shù),r為底摩擦系數(shù),g為地球重力加速度,ζequ為平衡潮引起的水位,A為水平渦動(dòng)黏性系數(shù)。式中平衡潮ζequ為半日潮其中A m和ωm分別為第m個(gè)分潮的頻率和振幅,M為模擬過程中的半日潮的個(gè)數(shù),βm為第m個(gè)分潮的訂正因子。我們模擬的M2和S2分潮,β均為0.693。

        1.2 數(shù)據(jù)及模式設(shè)置

        研究區(qū)域?yàn)楸庇《妊蠛S?31°~102°E,16°S~31°N)。計(jì)算網(wǎng)格水平分辨率在非洲東岸附近海域和印度尼西亞西岸附近海域?yàn)?1/8)°,在斯里蘭卡附近海域?yàn)?1/24)°,在其他大陸邊界附近海域?yàn)?1/12)°,在開邊界為(1/2)°,并在馬爾代夫、安達(dá)曼群島和尼科巴群島等海域進(jìn)行加密(圖1)。模式共建立13397個(gè)計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)和25109個(gè)三角形計(jì)算單元,垂直方向分成15層。

        圖1 北印度洋模式計(jì)算網(wǎng)格Fig.1 Model grids of the Northern Indian Ocean

        對(duì)比GOT,DTU10,TPXO 和NAO 等常用全球大洋潮汐模式,我們選用在大洋和近岸模擬研究中驗(yàn)證都較為準(zhǔn)確的DTU10模式調(diào)和常數(shù)數(shù)據(jù)[20-22],基于T-tide程序包預(yù)報(bào)獲得研究區(qū)域計(jì)算網(wǎng)格的開邊界潮位時(shí)間序列[21]。DTU10模式是丹麥科技大學(xué)基于FES2004模型以及響應(yīng)法,對(duì)T/P,Jason-1和Jason-2衛(wèi)星高度計(jì)資料進(jìn)行殘差分析而建立的全球大洋潮汐模式,水平分辨率為(1/8)°×(1/8)°,覆蓋全球范圍[22]。采用的水深數(shù)據(jù)(圖2)源于2014年的全球海陸地?cái)?shù)據(jù)庫GEBCO(General Bathymetric Chart of the Oceans)的大洋地勢圖,由國際海道測量組織(IHO)和政府間海洋學(xué)委員會(huì)(IOC)協(xié)調(diào)有關(guān)國家聯(lián)合編制,范圍為全球海洋,水平分辨率為0.5′×0.5′[23]。

        圖2 北印度洋海域水深分布Fig.2 Bathymetry of the Northern Indian Ocean

        FVCOM 模型采用內(nèi)外模分離的方式求解,二維外模數(shù)值格式是基于三角形計(jì)算網(wǎng)格的有限體積法,將連續(xù)方程和動(dòng)量方程在三角形計(jì)算單元內(nèi)積分后,通過改進(jìn)的四階龍格-庫塔方法求解;三維內(nèi)模的動(dòng)量方程采用顯式和隱式相結(jié)合的差分格式進(jìn)行求解[24],時(shí)間步長設(shè)置為外模6 s,內(nèi)外模時(shí)間步長比率為10。計(jì)算初始條件設(shè)置:模擬區(qū)域海洋是靜止的,海表面擾動(dòng)水位全部為0,所有三角形網(wǎng)格中心點(diǎn)流速為u=v=0,模擬區(qū)域的溫度和鹽度都為常數(shù),其中溫度為20 ℃,鹽度為35。

        模型共運(yùn)行40 d,模型運(yùn)行穩(wěn)定后將后15 d的潮位時(shí)間序列進(jìn)行調(diào)和分析,得到了計(jì)算網(wǎng)格點(diǎn)的分潮調(diào)和常數(shù)、三角形網(wǎng)格中心點(diǎn)的潮流橢圓要素和水平速度分量的調(diào)和常數(shù)等。

        2 底摩擦系數(shù)的選取

        2.1 底摩擦系數(shù)設(shè)置

        我們的研究重點(diǎn)為局部海域——北印度洋半日分潮的潮汐、潮流整體特征,暫將底摩擦系數(shù)認(rèn)定為不隨空間變化的常數(shù),并進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn),基于海洋中摩擦力Chezy公式[25],摩擦力F為

        式中ρ為流體的密度,g為地球重力加速度,C為Chezy系數(shù),u為流速。當(dāng)C設(shè)為常數(shù)時(shí),令常用底摩擦系數(shù)r代替Chezy系數(shù),取r=gC-2,稱為Chezy型摩擦或平方摩擦[26]。對(duì)比和分析歷史資料中常用摩擦系數(shù)的取值[27]后,我們將底摩擦系數(shù)r預(yù)設(shè)為0.5×10-3~5×10-3,間隔0.5×10-3設(shè)置10組實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,逐步縮小范圍并擴(kuò)大分辨率,逼近并確定最優(yōu)底摩擦系數(shù)r值。后續(xù)工作中,我們將對(duì)該海域底摩擦系數(shù)做更深一步研究。

        2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)估方法

        為有效評(píng)估模式結(jié)果并優(yōu)化底摩擦系數(shù),研究中引入模擬結(jié)果和實(shí)測潮汐調(diào)和常數(shù)的向量均方根偏差(RMSE),代價(jià)函數(shù)G[28]為

        G 代價(jià)函數(shù)法包含所有對(duì)比站位的振幅與遲角的共同作用,能夠更加合理地評(píng)價(jià)模式的模擬效果。本實(shí)驗(yàn)中的G值越小,模擬結(jié)果越好。

        圖3 驗(yàn)潮站位置(數(shù)據(jù)來源于IHO 潮汐調(diào)和常數(shù)數(shù)據(jù)集[29]和文獻(xiàn)[9])Fig.3 Locations of the tidal gauge stations(from IHO tidal harmonic constant data set[29]and reference[9])

        2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè),得到G值取得最小值的r值范圍為0.5×10-3~1.5×10-3(表1)。然后增大r值的分辨率并縮小取值范圍,設(shè)置r值為0.5×10-3~1.5×10-3,間隔1×10-4,共11組實(shí)驗(yàn),得到r為1.1×10-3時(shí)G值取得最小為7.696(表2),此時(shí)觀察到不同r值造成的G值的差別已很小(表2和圖4),故1.1×10-3是最優(yōu)底摩擦r值(后文模擬結(jié)果采用此底摩擦系數(shù))。G值的變化曲線(圖4)顯示底摩擦系數(shù)r為0.8×10-3~1.5×10-3時(shí),G值的變化趨于平緩。

        表1 第1次實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of the first numerical experiment

        表2 第2次實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of the second numerical experiment

        圖4 代價(jià)函數(shù)G 與摩擦系數(shù)r 的關(guān)系(為最優(yōu)r 值=1.1×10-3時(shí),G=7.696所對(duì)應(yīng)的點(diǎn))Fig.4 Relationship between the cost function G and the friction coefficient r(is the point that the optimal r value is 1.1×10-3 and its corresponding G value is 7.696)

        3 模式結(jié)果驗(yàn)證

        3.1 模擬結(jié)果與T/P衛(wèi)星數(shù)據(jù)比較

        為驗(yàn)證和評(píng)估新建模型的模擬結(jié)果,選用研究海域內(nèi)T/P衛(wèi)星高度計(jì)交叉點(diǎn)148個(gè)站位(圖5)的調(diào)和常數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)模型運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。由于我們研究的關(guān)注點(diǎn)為北印度洋半日分潮的潮汐和潮流特征,在開邊界給出的是由M2和S2兩個(gè)主要半日分潮生成的潮位,模擬的也是2個(gè)半日分潮。圖6和圖7中,R為數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù),RMSEa和RMSEp分別為振幅和遲角的均方根偏差。模擬數(shù)據(jù)與衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)在振幅、遲角和潮高方面的比對(duì),分潮振幅均方根偏差為1.5~3.5 cm,遲角均方根偏差為7°~8°,潮高均方根偏差為1.5~4.0 cm(表3)。

        我們進(jìn)行的M2分潮模擬結(jié)果與衛(wèi)星數(shù)據(jù)的比對(duì)結(jié)果顯示,其數(shù)據(jù)相關(guān)性在0.988以上,一致性較強(qiáng)(圖6a和圖6b);S2分潮模擬結(jié)果與衛(wèi)星數(shù)據(jù)的比對(duì)結(jié)果顯示,其數(shù)據(jù)相關(guān)性在0.984以上,一致性較強(qiáng)(圖6c和圖6d)。

        圖5 T/P衛(wèi)星軌道交叉點(diǎn)位置Fig.5 Locations of the TOPEX/Poseidon cross points

        圖6 M 2和S2分潮模擬結(jié)果與衛(wèi)星數(shù)據(jù)的比對(duì)Fig.6 Comparison between the model results and the T/P data for M 2 and S2

        表3 模擬結(jié)果和衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)比較Table 3 Comparison between the model results and the TOPEX/Poseidon data

        3.2 模擬結(jié)果與驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)比較

        驗(yàn)潮站沿用底摩擦參數(shù)實(shí)驗(yàn)的站位(圖3),對(duì)比模擬數(shù)據(jù)與驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)的振幅、遲角和潮高,分潮振幅均方根偏差為2.5~5.5 cm,遲角均方根偏差為8°~9°,潮高均方根偏差為3.0~7.5 cm(表4)。

        表4 模擬結(jié)果和驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)比較Table 4 Comparison between the model results and tide observation station data

        M2分潮模擬結(jié)果與驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)的比對(duì)結(jié)果顯示,數(shù)據(jù)相關(guān)性在0.974 以上,一致性較強(qiáng)(圖7a和圖7b);S2分潮模擬結(jié)果與驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)的比對(duì)結(jié)果顯示,數(shù)據(jù)相關(guān)性在0.947以上,一致性較強(qiáng)(圖7c和圖7d)。

        圖7 M2和S2分潮模擬結(jié)果與驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)的比對(duì)Fig.7 Comparison between the model results and the tidal gauge data for M 2 and S2

        對(duì)比T/P衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù),振幅均方根偏差為1.5~3.5 cm,遲角均方根偏差為7°~8°,潮高均方根偏差為1.5~4.0 cm,潮高相對(duì)偏差為0.12~0.14,相關(guān)系數(shù)均在0.98以上;對(duì)比驗(yàn)潮站觀測數(shù)據(jù),振幅均方根偏差為2.5~5.5 cm,遲角均方根偏差為8°~9°,潮高均方根偏差為3.0~7.5 cm,潮高相對(duì)偏差為0.20~0.21,相關(guān)系數(shù)均在0.94以上,數(shù)據(jù)一致性較好??傮w模擬數(shù)據(jù)結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)符合良好,優(yōu)于Mccammon和Wunsch[9]及Mazzega[10]的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P汀?/p>

        模擬結(jié)果在深水區(qū)(水深≥500 m)和淺水區(qū)(水深<500 m)的M2分潮振幅均方根偏差分別為2.98 cm和10.08 cm,相比Pringle等建立的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有限元正壓模型的模擬結(jié)果[30](其模型M2分潮在深水區(qū)和淺水區(qū)的振幅均方根偏差分別為3.6 cm 和10.1 cm),我們研究得到的M2分潮偏差更小。

        4 北印度洋潮波分布特征

        4.1 潮汐分布

        圖8和圖9為M2和S2分潮的同潮圖,實(shí)線為格林尼治世界時(shí)等遲角線(單位為°),等值線為等振幅線(單位為cm)。印度洋中部的M2分潮有一部分向東北方向傳播,其經(jīng)東北印度洋逆時(shí)針傳入孟加拉灣,傳播速度在進(jìn)入孟加拉灣后逐漸降低,繼續(xù)向北傳播且振幅逐漸增大,在斯里蘭卡島東南部沿岸形成1個(gè)退化的無潮點(diǎn),這與Mccammon和Wunsch[9]及Mazzega[10]經(jīng)驗(yàn)?zāi)P偷慕Y(jié)果(均在孟加拉灣南部形成1個(gè)無潮點(diǎn))不同。另一部分進(jìn)入南阿拉伯海,在靠近非洲東岸淺水區(qū)后傳播速度減慢,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)向北傳播的部分進(jìn)入南阿拉伯海深水區(qū)后傳播速度加快,繼續(xù)向北振幅逐漸增大,進(jìn)入阿拉伯海中北部,在南阿拉伯海形成1個(gè)無潮點(diǎn),與Leo等的研究相吻合[31],在波斯灣海域內(nèi)的2個(gè)點(diǎn)(49°30′E,28°30′N)和(53°00′E,24°30′N)附近各有1個(gè)無潮點(diǎn),這與Pous等的研究結(jié)果[16]一致。模擬區(qū)域最大振幅出現(xiàn)在阿拉伯海北部、孟加拉灣北岸和莫桑比克海峽北部,超過80 cm,這與Mazzega的結(jié)果[10]吻合,相比Mccammon和Wunsch的結(jié)果[9]較小。

        S2分潮的潮波傳播特征及振幅變化趨勢均與M2分潮的類似,在阿拉伯海南部有一個(gè)潮波順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的無潮點(diǎn),在斯里蘭卡島東北部沿岸有一個(gè)退化的無潮點(diǎn);但S2分潮的振幅比M2分潮的小很多,在莫桑比克海峽北部只有40 cm 左右,這相比Mccammon和Wunsch的結(jié)果[9]較大。2個(gè)分潮的潮波特征均與基于DTU 模式的同潮圖[20]基本一致。

        圖8 M2分潮振幅和格林尼治遲角Fig.8 The amplitude and Greenwich phase-lag of M 2

        圖9 S2分潮振幅和格林尼治遲角Fig.9 The amplitude and Greenwich phase-lag of S2

        4.2 潮流分布

        根據(jù)模擬結(jié)果中三角形計(jì)算網(wǎng)格中心點(diǎn)的潮流橢圓要素,繪制M2和S2分潮的潮流橢圓分布(圖10和圖11)。圖中深色陰影部分表示潮流橢圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn),淺色陰影部分表示潮流橢圓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。M2分潮潮流在西北印度洋大部分區(qū)域順時(shí)針旋轉(zhuǎn),其中阿拉伯海中南部呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)流,索馬里東部近海、西北阿拉伯海和馬爾代夫近海都呈現(xiàn)為明顯的往復(fù)流,在阿拉伯海東北部和波斯灣沿岸流速較大,紅海海域流速較小。東北印度洋海域,低緯度洋盆呈現(xiàn)為流速均勻的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流,孟加拉灣海域呈現(xiàn)與緯線平行的往復(fù)流,其中灣內(nèi)北部和南部為逆時(shí)針方向,斯里蘭卡西部海域?yàn)轫槙r(shí)針方向的潮流;安達(dá)曼海大部分為順時(shí)針方向的往復(fù)流,流速較大;十度海峽和格雷特海峽潮流與海峽夾角呈90°。潮流流速在孟加拉灣北部和安達(dá)曼海北部速度達(dá)到100 cm/s,在阿拉伯海東北部速度最大達(dá)到160 cm/s。

        S2分潮潮流的空間分布特征與M2分潮類似,但潮流流速相對(duì)較小,最大流速同樣位于阿拉伯海東北部,可以達(dá)到60 cm/s。

        圖10 M2分潮潮流橢圓Fig.10 M 2 tidal current ellipses

        圖11 S2分潮潮流橢圓Fig.11 S2 tidal current ellipses

        5 結(jié) 語

        我們基于FVCOM 海洋數(shù)值模式,采用非結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格和有限體積法,建立起整個(gè)北印度洋海域的三維潮汐、潮流數(shù)值模型。對(duì)Chezy型底摩擦系數(shù)進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn),將模擬結(jié)果與驗(yàn)潮站調(diào)和常數(shù)利用代價(jià)函數(shù)梯度下降法進(jìn)行對(duì)比,逼近并確定了最優(yōu)的底摩擦系數(shù)(r=1.1×10-3)。模式使用該參數(shù)對(duì)M2和S2分潮潮汐、潮流進(jìn)行模擬,并分別與T/P衛(wèi)星高度計(jì)和驗(yàn)潮站的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與驗(yàn)證,模擬得到的M2和S2分潮振幅與遲角均與實(shí)測資料符合良好:對(duì)比衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù),振幅均方根偏差為2~4 cm,遲角均方根偏差為7°~8°;對(duì)比驗(yàn)潮站數(shù)據(jù),振幅均方根偏差為3~6 cm,遲角均方根偏差為8°~9°。對(duì)比前人的研究結(jié)果,我們的模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確。

        我們利用模擬結(jié)果繪制了北印度洋M2和S2分潮的同潮圖和潮流橢圓分布圖,潮波分布特征與Accad和Pekeris[11]及劉經(jīng)東等[20]的研究基本吻合,在阿拉伯海南部有一個(gè)順時(shí)針的無潮點(diǎn),在斯里蘭卡東南沿海有一個(gè)退化的無潮點(diǎn),與Schwiderski等人的結(jié)果[9-10,12]不同;最大振幅在阿拉伯海北部、孟加拉灣北岸和莫桑比克海峽北部超過80 cm,與Mazzega的結(jié)果[10]吻合。M2分潮潮流在西北印度洋和孟加拉灣中部大多為順時(shí)針旋轉(zhuǎn),其余海域大多為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),流速在阿拉伯海東北部、安達(dá)曼海、波斯灣和孟加拉灣北部較大,最大潮流流速為160 cm/s,其他海域較小。S2分潮的潮波傳播特征、無潮點(diǎn)的位置和潮流橢圓的空間分布特征等都與M2分潮類似,但潮波振幅和潮流流速等都相對(duì)M2分潮較小,最大振幅為40 cm,最大潮流流速為60 cm/s。

        我們系統(tǒng)地對(duì)北印度洋半日潮波進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析,得到最優(yōu)底摩擦系數(shù)和2個(gè)主要半日分潮潮汐傳播特征、潮流橢圓的空間分布特征等。相比已有的全球潮汐模式,我們?cè)诒庇《妊蠛S虻难芯恐袑?duì)重點(diǎn)關(guān)注的海峽、海灣網(wǎng)格局部加密,對(duì)地形平坦的海盆適當(dāng)降低精度,兼顧模擬效果與計(jì)算效率。相對(duì)目前全球潮汐模式僅能給出潮汐調(diào)和常數(shù),我們研究得到完整的潮汐和潮流的海域特征。在今后的研究中,我們將針對(duì)8個(gè)主要分潮、斜壓潮及溫鹽風(fēng)場等更多因素進(jìn)一步探究,優(yōu)化模擬研究。

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