三维正压潮汐潮流伴随同化模型数值建模及应用研究

发布时间：2025-03-20 03:54

　　潮汐潮流运动是海洋中的基本运动之一,它是动力海洋学研究的重要组成部分,对它的研究直接影响着波浪、风暴潮、环流、水团等其他海洋现象的研究,在大陆架浅海海洋中,对潮汐潮流的研究更具重要性.伴随同化方法是建立在严格的数学基础之上的一种有效的四维变分同化技术,它将变分原理与最优控制理论相结合,以海洋动力模型作为约束条件,通过同化可观测到的海洋要素优化控制变量,达到反演无法观测到的海洋要素的目的.潮汐潮流数值模拟中最大的难点莫过于开边界条件和底摩擦系数的确定,在数学物理反问题的框架下,伴随同化方法可以把开边界条件和底摩擦系数的确定变成依赖于区域内部观测资料的数值迭代过程,实现了调试控制参数的自动化和最优化.本文对伴随同化方法在潮汐潮流数值模拟中的应用进行了深入研究. 本文建立了一个球坐标系下的二维非线性潮波伴随同化模型,并基于渤、黄、东海M2分潮的数值模拟,对空间分布底摩擦系数处理方法进行了伴随法反演研究.孪生实验结果表明,空间分布底摩擦系数与伴随同化方法相结合,可以成功反演出给定的空间结构非常复杂的底摩擦系数分布,这是传统的处理方法所不能做到的.底摩擦效应由海底地形决定,本文尝试了根据海底...

【文章页数】：159 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1伴随同化的运算流程图

12图1-1伴随同化的运算流程图近十年来有关伴随同化方法的工作主要包括：(1)研究综述(GhilandMalanotte-Rizzoli,1991;Andersonetal.,notte-RizzoliandTziperman,1996;王东晓和....

图3-1渤、黄、东海地形图

空间分布底摩擦系数的实现本节将伴随方法应用于渤、黄、东海M2分潮的数值模拟，利用T/P资所述第三种方法做了一系列孪生实验和实际实验．孪生实验验证了此法和有效性，实际实验则探讨了利用此法的有关技术问题．数值实验以渤为计算区域(图3-1)，空间分辨率为(1/6)，实验所用....

图3-2开边界位置(实点)、验潮站位置(圆圈)及T/P高度计资料星下轨迹(实线)

所有数值实验的水位开边界条件均相同，是利用高度计资料通过伴随法的(吕咸青等,2003a)[137]，并且在优化底摩擦系数的过程中保持不变．实运算过程如下：T/P资料作为水位观测值，将独立底摩擦系数赋以02)，线性插值后得到全场的底摩擦系数分布，利用此分布进行数值模拟模拟值，模....

图3-3给定的锥面分布底摩擦系数(a)，反演结果(b)

3.2.1孪生实验：方法验证在孪生实验中，把T/P高度计资料星下观测点的位置作为观测点．首先给定底摩擦系数的空间分布，将数值模拟产生的水位值作为‘观测值’，然后利用本文所述方法反演给定的分布．本节我们每隔1取一点给定独立底摩擦系数，给定了两种底摩擦系数的空间分布：旋转锥面....

本文编号：4037344