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东中国海拉格朗日环流的分阶模拟与斜压调整

王军祥  
【摘要】: 海洋密度分布不均一产生的“热盐环流”,海面风应力驱动的风生环流,天体引潮力所产生的潮致余流等等,是海洋环境发生变化的基本动力或原因。 本文主要工作:采用通过量阶分析的东中国海Lagrange环流动力学模型,提出相应的数值方案,建立三维Lagrange斜压环流的分阶数值模式,用于模拟东中国海Lagrange环流。其中,计算潮致体力采用三维线性天文分潮波数值模型。对分潮波模型和Lagrange环流模型的求解主要根据“流速分解法”。 天文分潮(M2,S2,O1,K1)的模拟结果较好地反映了东中国海天文潮的特征,与实测结果基本一致,为Lagrange环流的模拟计算奠定了基础。 基于东中国海Lagrange环流的三维动力学模型,对东中国海环流进行了季平均(冬、夏)的零阶和一阶模拟。零阶环流近似地反映了东海环流的基本特征;总环流(诊断斜压环流)较好地反映了冬季和夏季东中国海环流的基本特征。模拟结果与实测结果基本吻合。 东中国海Lagrange环流的模拟结果表明:潮致余流在黄海和东海北部的浅水区较为显著,而在深水区和东海陆架南部较弱;风生环流在近岸区显著,在冬季和夏季分别形成沿岸南下和北上的风生流,具有冬强夏弱的特点;零阶环流非线性作用主要体现在黑潮流经海域,具有减小黑潮流速、增大黑潮弯曲的作用。 本文另一重要工作:考虑到斜压效应的重要性,采用在流体静力一致条件下保证收敛的差分格式计算斜压梯度力,并将此方法引入了东中国海Lagrange环流模式,对陆架区以内东中国海的夏季环流进行了斜压环流的动力调整。 动力调整结论表明:总环流趋势一致,动力调整的斜压环流在济州岛西南附近能够形成封闭的逆时针环流,这与文献的研究结论是一致的,而与之比较另外两种斜压环流只有一个不封闭的逆时针环流,并且动力调整的斜压环流在陆架边缘海槽附近明显形成了较大的沿黑潮流向环流。从斜压环流在总环流中所占比例看出,在陆架海槽附近,黑潮流向上动力调整的斜压环流所占的比例比诊断的斜压环流大得多。因此本文认为,在温盐梯度变化很大的海域,斜压环流动力调整后更能符合实际温盐状况下的环流特征。


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