渤黄东海潮汐底摩擦系数的优化研究
发布时间：2020-11-22 03:55
文中对Topex/Poseidon高度计资料进行了沿轨调和分析。分别对8个分潮、15个分潮、19个分潮进行了调和分析,并将得到的结果进行了比较。将19个分潮的调和分析结果与验潮站资料进行了比较,结果表明水深在200~500米深的海区,高度计的调和分析结果与验潮站数据符合得比较好。同时还对潮汐的预报系统进行了研究。 借助伴随同化方法,本文将Topex/Poseidon高度计资料同化到二维非线性潮汐模型中,在边界条件不变的前提下,优化底摩擦系数,并对渤黄东海M 2分潮进行了数值模拟。文中针对6种不同的底摩擦系数假设(ray、ekm、qbo、slo、slo+ray、slo+qbo)分别进行了一系列的实际实验:1、底摩擦系数为Kristofer等给出的常数;2、底摩擦系数为利用伴随法对实验1中的底摩擦系数进行优化后的常数;3、在计算海区均匀选取120个点作为独立的底摩擦系数,其他任一点的底摩擦系数由这些点通过线性插值得到;4、根据地形的空间分布选取80个点作为独立的底摩擦系数,计算海区任一点的底摩擦系数由这些独立点线性插值得到;5、将每个网格点都作为独立变量给定底摩擦系数。后3个实验利用伴随法对底摩擦系数进行反演,得到了空间分布的底摩擦系数。将得到的模拟值分别与118个验潮站的观测资料进行比较,结果表明利用伴随法优化底摩擦系数能有效地提高数值模拟的精度。 文中对于独立底摩擦系数个数的选取问题也做了研究,虽然实验4的独立点个数减少了,但得到的结果要优于实验3。主要是因为实验4中独立点是按照地形的空间分布特征选取的,所以在独立点个数减少的情况下,模拟精度却提高了。实验5将每个网格点都看作是独立点,得到的结果是5个实验中最好的。 从得到的结果看出,与底摩擦系数取常数相比,空间分布的底摩擦系数更能适应空间变化的底地形,接近海区的实际情况。与传统做法相比,能进一步提高数值模拟的精度。 对实验4的数值模拟结果进行了分析。6种底摩擦假设得出的同潮图比较一
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：P722;P731.23
【部分图文】：
个分潮（2M 、2S 、1K 、1O 、2N 、2K 、1P 、1Q 、mM 、fM 、aS 、SaS ）的结果与李培良（2002）给出的 12 个分潮的 Rayleigh 周期相同。从计算结果中可以看出，把2M 和2S 分离需要 3 年的资料，把2N 和1O 、22N 和1M 、2T 和1O 分离开来大约需要 1 年半的资料，把2μ 和2L 分离开来至少需要 3 年半的资料，把2T 和2N 分离开来大约需要 6 年半的资料，而把2K 与1P 、1K 与SaS 分开则都需要至少 9 年的资料。其它主要分潮之间可分辨的时间大都小于 1 年2.3 资料来源本章的研究区域是 0 ~42N， 99 ~132E（见图 2.3.1），覆盖了整个渤、黄 、 东 海 以 及 南 海 。 使 用 的 是 TOPEX/POSEION 卫 星 高 度 计 资 料 ，TOPEX/POSEIDON 高度计的轨道分布见图 2.3.1，共有 31 条轨道，13 条上行轨道，18 条下行轨道。一共有 8632 个数据点，每个点上都有一个数据的时间序列，从 1992 年 1 月 1 日到 2002 年 1 月 1 日，时间跨度为 10 年。本章将对沿轨数据进行调和分析。
选用 19 个分潮进行调和分析的结果与验潮站资料相比较，比较结果2.5.7，验潮站分布见图 2.5.1。表中“距离”是指：验潮站与离其最近的高数据点之间的距离；所有数据的形式都为 m/n、x%。 例如：第一个数据 710.9%表示对于2M 分潮在水深小于 50 米的区域内，与高度计数据点最近距于 1/2 度的验潮站点有 64 个，其中，振幅差小于 5cm，迟角差小于 7.5 度的7 个，所占的百分比为 10.9%。从表 2.5.7 中可以看出水深在 200 米以上的区域，振幅差小于 5cm，迟小于 7.5 度的点占的比例较大，而在水深小于 200 米的区域比例比较小，主因为高度计资料在浅水区精确度比较低。验潮站与离其最近的高度计数据点的距离小于 1/3 度或 1/4 度的站点中，百分比普遍比距离小于 1/2 度的大，为距离大很容易导致振幅差和迟角差变大，从而降低百分比。因此，水深在大于 200 米的区域，距离小于 1/3 度或者 1/4 度的高度计精度比较高，可以选取这一部分数据用于数值模拟等工作。
图 3.4.1 TOPEX/POSEIDON 的星下轨迹 图 3.4.2 验潮站的分布图 3.4.3 120 个独立点的分布 图 3.4.4 80 个独立点的分布
【引证文献】
本文编号：2894078
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：P722;P731.23
【部分图文】：
个分潮（2M 、2S 、1K 、1O 、2N 、2K 、1P 、1Q 、mM 、fM 、aS 、SaS ）的结果与李培良（2002）给出的 12 个分潮的 Rayleigh 周期相同。从计算结果中可以看出，把2M 和2S 分离需要 3 年的资料，把2N 和1O 、22N 和1M 、2T 和1O 分离开来大约需要 1 年半的资料，把2μ 和2L 分离开来至少需要 3 年半的资料，把2T 和2N 分离开来大约需要 6 年半的资料，而把2K 与1P 、1K 与SaS 分开则都需要至少 9 年的资料。其它主要分潮之间可分辨的时间大都小于 1 年2.3 资料来源本章的研究区域是 0 ~42N， 99 ~132E（见图 2.3.1），覆盖了整个渤、黄 、 东 海 以 及 南 海 。 使 用 的 是 TOPEX/POSEION 卫 星 高 度 计 资 料 ，TOPEX/POSEIDON 高度计的轨道分布见图 2.3.1，共有 31 条轨道，13 条上行轨道，18 条下行轨道。一共有 8632 个数据点，每个点上都有一个数据的时间序列，从 1992 年 1 月 1 日到 2002 年 1 月 1 日，时间跨度为 10 年。本章将对沿轨数据进行调和分析。
选用 19 个分潮进行调和分析的结果与验潮站资料相比较，比较结果2.5.7，验潮站分布见图 2.5.1。表中“距离”是指：验潮站与离其最近的高数据点之间的距离；所有数据的形式都为 m/n、x%。 例如：第一个数据 710.9%表示对于2M 分潮在水深小于 50 米的区域内，与高度计数据点最近距于 1/2 度的验潮站点有 64 个，其中，振幅差小于 5cm，迟角差小于 7.5 度的7 个，所占的百分比为 10.9%。从表 2.5.7 中可以看出水深在 200 米以上的区域，振幅差小于 5cm，迟小于 7.5 度的点占的比例较大，而在水深小于 200 米的区域比例比较小，主因为高度计资料在浅水区精确度比较低。验潮站与离其最近的高度计数据点的距离小于 1/3 度或 1/4 度的站点中，百分比普遍比距离小于 1/2 度的大，为距离大很容易导致振幅差和迟角差变大，从而降低百分比。因此，水深在大于 200 米的区域，距离小于 1/3 度或者 1/4 度的高度计精度比较高，可以选取这一部分数据用于数值模拟等工作。
图 3.4.1 TOPEX/POSEIDON 的星下轨迹 图 3.4.2 验潮站的分布图 3.4.3 120 个独立点的分布 图 3.4.4 80 个独立点的分布
【引证文献】
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1 张继才;三维正压潮汐潮流伴随同化模型数值建模及应用研究[D];中国海洋大学;2008年
本文编号：2894078
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