东中国海潮汐特征及其对海平面上升的响应

论文摘要

东中国海是西北太平洋的一个重要的陆架边缘海,邻近海域陆架宽阔,潮波空间分布复杂。随着全球温室效应的加剧,全球变暖导致海平面上升势必会对沿海地区潮汐、潮流特征造成巨大影响。掌握潮汐、潮流特征对海平面变化的响应,对科学的海岸带管理、减灾防灾、长期可持续发展必不可少。本文基于ROMS（Regional Ocean Modeling System）建立东中国海的三维数值模式,对研究海域的潮汐和潮流进行了数值模拟。与实测数据进行对比,结果表明模型能够很好的模拟东中国海潮汐、潮流特征。传入东海、黄海、渤海的净潮能分别约为88.333 GW、96.082 GW、2.152GW,其耗散分别约为79.168 GW、95.254 GW、1.790 GW;底摩擦耗散和垂向混合耗散分别占总耗散的67.1%和32.9%,水平项扩散耗散量级较小,可忽略不计;东中国海高潮能耗散区主要分布于朝鲜半岛沿岸和浙闽沿岸、江苏北部和长江口外侧海域以及杭州湾海域。渤海中部、北黄海西南部、南黄海中部为低潮能耗散区。东中国海的潮致欧拉余流在朝鲜半岛沿岸,苏北浅滩,扬子江浅滩,闽浙沿岸和冲绳海槽附近海域存在明显的余流涡旋,其形成机制主要为科氏效应或底摩擦效应;斯托克斯漂流在水深较浅的朝鲜半岛沿岸,苏北浅滩,扬子江浅滩,闽浙沿岸量级较大,且方向与欧拉余流相反,原因是流速和水位振幅较大或相位差接近90度;拉格朗日余流为欧拉余流和斯托克斯漂流叠加,虽与输运余流分布大致相同,但其定义上绝不相同。其在许多海域的流动方向同已知的沿岸流系的方向基本一致,是东中国海沿岸流的重要组成部分,对东中国海近岸陆源沉积物输运和沉积物分布具有决定性作用。潮汐是沿海极端水位的重要组成部分,因此,由海平面上升引起的潮汐特征变化,不仅对海岸洪水的分析具有重要意义以及其他应用都具有意义。我们考虑海平面统一上升-0.5、0.5、1.0、1.5、2.0 m。假设沿现在的海岸线建造海防,海水上升后无法淹没现有陆地。基于前文模型,发现潮汐特征对海平面变化的响应研究结论如下:M2和K1分潮振幅对海平面上升的响应在空间上是交替增大和减小的。M2振幅的变化与海平面上升的幅度成正比,而K1振幅的变化比较复杂,M2分潮振幅是决定潮差变化范围的主要因素;渤海湾、辽东湾、海州湾、江华湾、苏北沿岸和威海、烟台至西朝鲜湾等海域海平面上升后振幅和潮差增大,是海水入侵的高危海域。莱州湾至秦皇岛一线、长江口和杭州湾外侧至对马海峡和台湾海峡东部,海平面上升后振幅和平均潮差减小;潮汐动力特征变化的机制与底部摩擦的变化、无潮点的迁移、潮波特性以及共振效应的变化有关;此外,海平面上升后,潮能通量的反射性增强:耗散率在岸线曲折的岬角处增加;潮汐混合锋的位置向陆偏移;M4分潮振幅增大;潮流不对称的方向和强度,潮汐欧拉余流都会发生改变,导致东中国海沿岸物质和水体的输运过程发生改变。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 研究现状

1.2.1 东中国海潮波数值研究现状

1.2.2 潮能通量与耗散研究现状

1.2.3 潮汐余流研究现状

1.2.4 潮汐特征对海平面上升响应研究现状

1.3 研究目的及内容

第二章东中国海潮能通量与耗散的数值模拟

2.1 引言

2.2 数值模型与潮能平衡计算方法

2.2.1 模型设置

2.2.2 模型验证

2.2.2.1 潮汐调和常数

2.2.2.2 潮位验证

2.2.2.3 潮汐特征

2.2.3 潮能平衡计算方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 潮流特征

2.3.2 潮能通量

2.3.3 潮能耗散

2.4 本章小结

第三章东中国海潮余流的动力分析

3.1 引言

3.2 方法

3.2.1 数值模型设置

3.2.2 余流的定义和计算

3.2.3 余流涡量方程

3.3 结果

3.3.1 潮余流特征

3.3.1.1 欧拉余流

3.3.1.2 stokes漂流

3.3.1.3 拉格朗日余流与输运余流

3.3.2 潮余涡动力

3.4 讨论

3.4.1 潮余流对沿岸流的贡献

3.4.2 潮余流对沉积物输运的影响

3.5 本章小结

第四章海平面上升对东中国海潮的影响

4.1 引言

4.2 方法

4.2.1 数值模型

4.2.2 潮汐特征参数的计算

4.2.2.1 平均潮差

4.2.2.2 潮汐相位

4.2.2.3 潮能通量与耗散

4.2.2.4 潮混合锋

4.2.2.5 共振周期

4.2.2.6 潮混合不对称

4.3 结果

4.3.1 潮波系统的变化

4.3.2 振幅和潮差的响应

2、K₁分潮振幅'> 4.3.2.1 M₂、K₁分潮振幅

4.3.2.2 平均潮差

4.3.3 潮能通量与耗散的响应

4.3.4 潮汐混合锋的响应

4.3.5 潮汐共振的响应

4.3.6 潮流不对称的响应

4.3.7 潮汐余流的响应

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 本文完成工作与结论

5.2 展望

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈元杰

导师: 程鹏

关键词: 东中国海,潮能通量,潮能耗散,潮汐余流,海平面上升

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 厦门大学

分类号: P731.23

总页数: 98

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