长江口杭州湾海洋动力要素对风场响应的FVCOM模拟研究

【摘要】：本文基于FVCOM海洋模式,采用无结构、分辨率可变的不规则三角网格及有限体积法,考虑天文潮、径流及台风等作用的影响,建立了包括长江口、杭州湾在内的近海风暴潮数值模型。 建立了长江口、杭州湾海域三维潮汐潮流水动力模型,与实测资料对比并讨论研究海域的潮汐潮流性质,验证结果表明本文所建立的水动力模型能够准确再现长江口、杭州湾水动力特性,这为下文风暴潮的模拟奠定了水动力基础。 通过建立四组理想风场试验,讨论了FVCOM模拟的理想风生流分布情况。统计分析自1995年以来22个对长江口、杭州湾影响较为显著的台风,并归纳出直接入侵长江口、杭州湾的两类台风：Ⅰ类为正面登陆型,Ⅱ类为沿海北上型。对台风的风、压场分别采用了WRF模式与台风模型进行模拟,本文中台风模型的气压场计算采用Takahashi和Fujita T.公式,风场采用Ueno Takeo公式。经与实测资料对比后发现,台风模型可以满足FVCOM风暴潮对风、压场的要求,且调试方便,因此采用台风模型结果作为风暴潮的气象强迫。 基于TC9806及TC0012台风,建立了两类影响长江口、杭州湾的典型风暴潮FVCOM数值模式,并分别建立了天文潮、台风及二者耦合作用下的三组数值试验进行对比分析。结果表明影响单站增、减水的因素除与台风强度有关,还与台风移动的路径有关。表层海流对台风的响应最为显著,且表层流速增幅大于底层；风暴潮过程中单点海流流向仍呈现周期性变化,仅在台风到达时流向出现改变,体现了长江口、杭州湾海域天文潮的主导作用；台风与地形的联合作用使得海流在局地小范围出现环流。台风过程同时造成了海流动量下传,深度直达海底。欧拉余水位受台风强迫,在近岸出现显著变化,余水位增幅可高达近1m。表层余流在台风前方的强风势与海岸地形的共同作用下形成急流,流速可达1-1.5m/s。垂直方向上余流最大梯度出现在岸界与地形共同作用的深度为5-6m的浅水区。