Numerical simulation of tides and tidal currents in Liaoning Bay with POM

A three-dimensional ocean circulation model, called Princeton Ocean Model (POM), is employed to simulate tides and tidal currents in Liaodong Bay. The nested grid technique is adopted to improve the computation precision. Computed harmonic constants of m1, M2 tides at five tidal gauge stations and surface elevations at two oil platforms are compared with those observed, and show good agreements with them. Based on the calculated results, the co-amplitude and co-phase lag lines of m1 and M2 tidal constituents, the residual current field of M2 constituent, tidal form, tidal current ellipse and the moving style of tidal current are given. It is found that diurnal tidal constituents have no amphidromic point whereas semi-diurnal constituents have one in the region of interest. Meanwhile, some meaningful results are concluded and presented, which are conducive to a thorough knowledge of the characteristics of tides and tidal currents in the Liaodong Bay.     

烟台外海潮波的特征

在烟台外海,潮汐属于正规半日潮性质,而潮流属于日潮流性质.用数值模拟和实测潮流分析两种方法研究了该特征并解释造成这一现象的原因:在烟台外海M2分潮具有驻波振动,存在着M2分潮流的辐聚、辐散现象,因而该海域M2分潮流很小.该海域日分潮流没有辐聚、辐散现象,因而日分潮流相对较强,从而造成了该海域的潮汐、潮流性质相异的特殊现象.     

FVCOM模型在渤海湾潮流潮汐模拟中的应用

浅海是潮运动占优的海域,潮汐、潮流对物质输运和水交换有重要影响．采用非结构有限体积近岸海洋模型（FVCOM）模拟渤海湾的三维潮汐潮流分布和变化规律,非结构网格能真实地拟合岸线,刻画出渤海湾的复杂岸线,能够较好地计算出渤海湾的潮汐潮流的时空分布特点,与实测值吻合较好．模拟的M,分潮振幅的平均方差为7．33cm,迟角的平均方差为11．53°．在渤海湾,M2分潮的最大振幅为120cm,湾内的迟角差为70°;渤海湾湾中潮余流较弱,流速在0—0．6cm／s．渤海湾是潮流较强的区域,海区的最大可能潮流流速超过100cm／s．     

长江口杭州湾及邻近海区潮汐潮流场三维数值模拟

把长江河口、杭州湾及领近海区作为整体,应用三维高分辨率非正交曲线网格河口海洋模式,模拟了4个主要分潮M2,S2,K1,O1。在长江口外半日分潮M2、S2从东南方向传入长江口和杭州湾,全日分潮K、,O1从北向南传播。这4个分潮的振幅在长江口南支向上游逐渐减小,但因杭州湾和长江口北支呈喇叭状,而向上游逐渐增加。计算潮差变化过程和实测值基本一致,4个分潮潮位振幅和位相的计算值与验潮站观测值相比,误差大部分在10％以内。结合1996年2－3月长江河口现场观测,考虑了径流的作用,三维数值木匠敢计算域内流场。结果表明,即使在斜压效应不太明显的口门内,流速在垂直方向存在着明显的差异,上层流速明显大于下层流速;潮流具有不对称性,由于径流的作用,落潮时间明显大于涨潮时间,落潮流大于涨潮流,但在象北支涨潮槽中,涨潮流反而比落潮流大。模拟出的以上结论与观测结论为一致。     

基于高频地波雷达观测的粤港澳大湾区春季海表流特征研究

基于高频地波雷达系统监测得到的海表流资料, 选取907个高密度空间点, 运用调和分析等方法, 探究粤港澳大湾区2020年3月的潮流特征。结果表明, 该海域潮流以不规则半日潮M2分潮为主, 且浅水分潮影响显著。主要全日分潮和半日分潮的倾角都在120°~160°之间, 即最大流速都为西北?东南流向, 表现为向岸?离岸流动的趋势。随着与海岸线距离的增加, 潮型系数和浅水系数逐渐增大, 区域南部离岸区表现出不规则全日潮的特征。可能最大流速和实测最大流速的范围分别为0.33~71.01 cm/s和58.63~149.99 cm/s, 其大值都分布于研究区的西北部和南部。     

台州湾附近海域潮汐、潮流特性

利用临时验潮站横门站的1a潮位观测资料、下大陈站长期验潮资料以及4个垂线测站的大、中、小潮潮流同步观测资料,分析了台州湾附近海域的潮汐、潮流特征,并探讨了海平面空间分布特征的影响因素.结果表明:横门站与下大陈站的潮汐类型均属于正规半日潮类型;横门站年平均潮差大于下大陈站4 cm;2站平均涨、落潮历时相当;台州湾除T-1...     

夏季波浪对钦州湾水交换能力的影响研究

基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2和K2这8个分潮调和常数为驱动,考虑钦江和茅岭江两条径流,建立了钦州湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟钦州湾海域的水动力特征。在此基础上叠加浪流耦合模块和DYE-RELEASE模块,模拟了夏季波浪对钦州湾海域流场结构以及水交换能力的影响。结果表明:波浪对钦州湾海域流场的影响,涨急和落急潮流场的变化不显著,而涨憩尤其是落憩时,钦州湾的流速明显增大。钦州湾在潮汐径流作用下的半交换时间为14.3 d,在潮汐径流波浪作用下的半交换时间为4 d。内湾茅尾海的水体交换主要受制于潮汐和径流,而外湾钦州湾的水体交换受制于潮汐和波浪。     

长江河口潮位站潮汐特征分析

基于横沙、马家港、堡镇和永隆沙4个潮位站2009年实测的逐时水位资料,分析了长江河口潮位站潮汐的时空变化特征、分潮组成、潮汐类型和变形.长江河口潮位站的潮汐存在日不等现象,主要表现为高潮位不等,其中3月份、9月份期间的日不等现象小潮比大潮明显,而6月份、12月份期间则是大潮比小潮明显.统计给出了潮位站各月最大潮差和最小潮差,长江河口的潮差呈现双峰变化,月最大潮差在3月份、9月份出现极大值,6月份、12月份出现极小值;月最小潮差在6月份、12月份出现极大值,3月份、9月份出现极小值.受径流和摩擦等影响,在南支向上游潮差减小.因北支径流分流比小,且地形呈喇叭口状,使得永隆沙站潮差比其他3个潮位站大.长江河口潮汐主要由4个主要半日分潮（M ₂、S ₂、N ₂、K ₂ ）、4个主要全日分潮（K ₁、O ₁、P ₁、Q ₁）和3个主要浅水分潮（M ₄、MS ₄、M ₆）组成.半日分潮占绝对优势,受河口水浅的影响,浅水分潮显著.潮汐类型系数除了永隆沙站小于0.25,其余3站的均大于0.25,表明北支属于正规半日潮,而北港、南港和北槽则属于不正规半日潮.4个测站的潮汐变形系数均大于0.1,表明长江河口潮位站潮汐变形显著,其中以北支永隆沙潮汐变形最为严重,变形系数可达0.173.     

涠洲岛海域潮流不对称的偏度判别研究

【目的】潮流不对称现象是潮波运动的基本特征之一,潮流不对称的量化及适用性是近海潮波动力学的重要研究内容。采用涠洲岛附近海域1988年10月6日~1989年3月9日实测的分层(10m、20m和30m)潮流数据对涠洲岛附近海域的潮流不对称现象进行研究。【方法】首先对实测资料进行调和分析得出余流及35个分潮,进而基于调和分析结果利用潮流不对称偏度判别法对实测潮流数据的潮流不对称进行计算。【结果】研究认为,在u方向(W-E),虽然垂向上流速大小有变化,但均为正向不对称,且其不对称程度基本相同。在v方向(N-S),10m层和20m层流速均为负向不对称,30m层呈正向不对称,三者在量值上由上层向下逐渐增大。在各层次各方向上,对潮流不对称贡献最大组合的均为余流及余流与分潮的相互作用,O1、M2和MO3分潮的相互作用以及K1、M2和MK3分潮的相互作用对潮流不对称的贡献亦不能忽略,其量值能达到甚至超过O1、K1、M2的贡献。潮波进入浅水发生变形,导致潮流不对称的影响因素在浅水和深水海域不同。【结论】涠洲岛附近海域潮流不对称具有明显的垂向变化,10m、20m层与30m呈现不同的不对称特征。潮流不对称偏度判别法在较深水海域同样具有适用性。     

北部湾及广西近海潮流数值模拟

该文采用二维浅水模型模拟分析了北部湾海域潮流系统,并在此基础上建立了广西沿海一、二维耦合水动力模型,模型中考虑了广西沿岸6条主要入海河流对近岸水动力的影响,进一步分析了广西近海海域潮致余流场及其对近海污染物输移扩散的影响。模型潮位计算值和实测值符合良好。结果显示:K1分潮在北部湾口形成一个逆时针旋转潮波系统,M2分潮在湾顶越南海防附近形成逆时针旋转潮波系统,广西近海海域K1分潮占优。广西沿海海域内,离岸较近的海域余流场相对较强,余流速度受浅水效应及湾口等地形缩窄影响而增强;离岸较远海域余流明显减弱,水体交换能力降低。     

基于钦州湾验潮站2008-2020年潮位序列的潮汐特征研究

潮汐是钦州湾的主要海洋动力,对物质输运、海洋工程、海洋生态环境等都有重要影响。本研究基于钦州湾验潮站2008-2020年共13年的水位观测资料,利用潮汐调和分析、偏度计算和线性回归等方法,分析钦州湾长时间的潮汐变化、潮不对称性特征及海平面变化趋势。结果表明,钦州湾验潮站潮汐以O₁、K₁分潮占优,属于规则全日潮。主要分潮振幅有显著的年际变化,2008年为最小值,O₁为95.82 cm, K₁为88.18 cm, M₂为39.53 cm; 2016年达到最大值,O₁为104.27 cm, K₁为95.15 cm, M₂为46.16 cm,这一变化与月赤纬角的变化有关。钦州湾潮不对称现象显著,涨潮历时比落潮历时多2-3 h,造成该现象的主要原因是受到半日分潮和全日分潮之间相互作用的影响,其中主要贡献来源于O₁、K₁、M₂之间的相互作用,占总潮汐偏度的80...     

正规半日潮港湾中的潮汐余流环流

根据湄洲湾和厦门湾这二个正规半日潮港湾的实测海流资料,获得了这二个港湾中几个典型海区的表层、5m层和底层潮汐余流,从而描述了其分布特征,证实了在正规半日潮港湾中可存在多个潮汐余流环流,讨论了风、岸形和底形等因素对潮汐余流的影响。     

上海南汇嘴控制工程波浪潮流数学模型

上海南汇嘴控制工程位于长江口和杭州湾交汇的南汇边滩,是上海市滩涂资源开发利用的重点工程.该海域受径流、强潮和波浪的相互影响,对控制工程的成败起着重要的作用.应用波浪作用下二维潮流数学模型和第3代近岸海浪模式SWAN,建立了二维波浪潮流数学模型.根据2006年8月大潮实测水文资料和大戢山站1979～1998年和杨梅嘴站1997年8月～2001年7月实测波浪资料,对模型进行了全面的验证.结果表明,数值模拟海域潮位和定点垂线流速、流向、波高的计算值与实测值吻合良好.重点研究了圈围工程对附近的长江口南槽、杭州湾北岸、东海大桥、天然液化气管线南汇登陆点及洋山深水港区的水流及波浪的影响和变化.     

平潭竹屿湾潮流泥沙运动特征的数值模拟分析

基于非结构网格FVCOM模型构建平潭竹屿湾潮流泥沙计算模型,开展竹屿湾附近海域潮汐潮流、悬浮泥沙输运模拟计算,分析其潮流泥沙的运动特征。模型计算结果显示,海坛海峡内潮波为前进波,潮流与潮位变化同步,但竹屿湾内的潮波为驻波;海坛海峡内大潮、小潮期间垂线平均悬浮泥沙浓度差别较小;现状条件下海床的年最大冲刷强度约为10 cm·a-1。实测数据与模拟计算结果的对比研究表明,模型可以较好地模拟竹屿湾附近潮汐潮流和泥沙的运动特征;竹屿湾海床总体稳定,可能是周围工程建设和人工采砂导致竹屿湾海床局部发生冲淤。     

北部湾北部潮流谱分析和余流特征研究

【目的】研究北部湾北部的潮流谱和余流特征。【方法】利用1988年10月至1989年8月的涠洲岛附近10m、20m和30m海流观测资料进行谱分析。【结果】无论频率f0或f0,全日潮谱峰都高于半日潮谱峰。其中,主要半日潮周期为12h、12.4h,主要日潮周期分别为23.9h和25.8h。在半日潮和全日潮分量中,顺时针分量是主要的。从余流前进矢量可以看出:冬半年,10m、20m和30m层平均余流矢量方向分别为302°、338°和43°。夏季,10m、20m和30m层平均余流矢量方向分别为246°、298°和292°。【结论】风对1988年10月至1989年2月余流影响明显,但是制约余流运动的主要因素是北部湾北部环流。     

伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制研究

根据2003年实测数据,运用物质纵向输移模式计算了丰水大潮期伶仃洋西槽的水量和泥沙纵向输移量,研究了伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制及水量输移特征,并针对泥沙输移特征,用底层流速和含沙量的相位变化以及表底层盐度的变化对悬沙输移机制进行了分析.结果表明:伶仃洋西槽垂向环流发育,泥沙输移特征明显;径流、潮流变形以及盐淡水异重流是形成西槽水量输移的主要原因;潮流不对称性和底层泥沙再悬浮对潮汐捕集输沙的贡献明显,盐淡水混合和纵向水体梯度对垂向净环流输沙的贡献明显.     

钦州湾潮流场及污染物输运特征的数值研究

【目的】钦州港作为广西重要的港口,港口快速发展的同时带来污染物排放量的不断增加。为保证钦州湾海洋生态的可持续发展,必须深入分析钦州湾的水交换与污染物输运特征。【方法】基于2010年秋季钦州湾的调查结果,应用ECOMSED模型构建了钦州湾三维潮流与污染物(以COD为例)输运模型。潮流模型的调和常数来自俄勒冈大学的中国海潮汐模型,污染物输运模型的开边界与初始值来自于调查结果。【结果】模型结果与海流调查结果吻合较好。钦州湾平均涨潮时与平均落潮时分别为11.4h与8.7h,对应落潮流大于涨潮流;平均潮差为2.8m,最大潮差4.25m,平均纳潮量约为10.8×108 m3;钦州湾的水体交换半周期为7d,而水体交换80%的时间约为28d;钦州湾COD浓度越往北越大,越靠近湾外越小,COD逐时浓度最大值约为1.27mg·L-1;钦州湾保税港区围填海后金鼓江北端和西侧的COD浓度分别上升约20%和10%。【结论】广西钦州湾保税港区的围填海工程对金鼓江的污染物浓度分布影响较大。     

南海东沙群岛南侧海域的潮余流特征

为分析南海东沙群岛南侧海域次表层潮余流特征,基于布放在该海区的锚碇潜标海流资料,利用T-TIDE调和函数和低通滤波等方法,实现潮流调和常数的提取和余流的分离。该海区次表层潮流分潮K1,Msm,O1,M2和Ssa为主要分潮,各分潮东分量振幅大于北分量振幅。研究表明:潮流东西向运动强于南北向;各分潮振幅随深度变化不一致,造成潮流类型在不同深度上有所变化;二月平均余流出现相对异常现象,流速相对较大,可达83.65cm/s。次表层月平均余流变化与南海季风的盛衰有较好的对应关系,季风对该海区影响可达次表层深度。结合相应的温盐数据和高度计资料发现,余流异常与经过该海区的反气旋涡有关,涡旋改变了该海区原有的水体结构。     

Determination of solid Earth tide phase lag by satellite observation data

The geopotential variation caused by solid Earth, ocean and atmospheric tides can be estimated from artificial satellite orbit perturbations. It is shown that the total tidal variation in geopotential field derived from satellite tracking data, combined with the recent accurate measurements of ocean tide obtained by Topex/Poseidon and atmospheric tide model, permits the estimates of the solid earth tide phase lags for M2 and K1 constituents (respectively 0.12° and 0.13°). This result agrees rather well with the result 0.16° derived from satellite data by Ray and the constrained theoretical result 0.21° given by Zschau; whereas the results given by gravity tidal methods are rather scattering in the phase lag determination.     

Application of adjoint assimilation technique in simulating tides and tidal currents of the Bohai Sea, the Yellow Sea and the East China Sea

Considering the interaction of different tidal waves, an adjoint numerical model is developed to simulate M2, S2, K1 and O1 tidal waves in the Bohai Sea, the Yellow Sea and the East China Sea （B-Y-E） simultaneously. Compared with previous researches, by using the adjoint assimilation technique to inverse open boundary conditions and bottom friction coefficients based on altimetric data from TOPEX/Poseidon （T/P） and tidal gauges data, the precision of the numerical simulation is significantly improved. Selecting 14 days of simulated results after the initial wanning run to conduct harmonic analysis, the results can show the characteristics of M2, S2, K1 and O1 tidal wave systems perfectly in B-Y-E. Compared with 9 current stations, the calculated harmonic constants of tidal currents for M2 and K1 are in good agreement with the observed ones.