PDF《北部湾潮汐潮流的三维数值模拟》

第23 卷第2期海洋学报Vol.

23, No.

2 2001-

03 ACTA OCEANOLOGICA SINICA March,

2001 北部湾潮汐潮流的三维数值模拟 孙洪亮

1 , 黄卫民

1 (

11 国家海洋局 第一海洋研究所, 山东 青岛 266061) 收稿日期: 1999- 12- 26;

修订日期: 2000- 05- 08. 基金项目: 广西壮族自治区资助项目( 9734) . 作者简介: 孙洪亮( 1943) ) , 男, 山东省潍坊市人, 副研究员, 现主要从事物理海洋学研究. 1) 中越北部湾海洋综合调查报告. 摘要: 基于二阶湍流闭合模型计算涡动粘性系数的 POM 三维水动力模式, 采用细网 格, 考虑

6 个岛屿、 海底摩擦系数进行划片取值, 模拟北部湾潮汐潮流. 所得潮汐调 和常数与

81 个实测站比较, 绝对平均误差: K1 分潮振幅为

416 cm, 迟角为 9b;

O1 分 潮振幅为

516 cm, 迟角为 7b;

M2 分潮振幅为

612 cm, 迟角为

15 b. 由模拟结果分析出 该海区潮汐、 潮流、 余水位和潮余流, 以及水平速度垂直分布等特征. 关键词: 北部湾;

潮汐潮流;

POM 中图分类号: P72217;

P731123 文献标识码: A 文章编号: 0253- 4193( 2001) 02- 0001-

08 1 引言

20 世纪

60 年代初, 中国和越南曾经合作对北部湾潮汐和潮流进行观测和分析 1) . 郑文 振、 方国洪等在

1964 和1965 年最早对北部湾的潮汐潮流进行系统研究[ 1] . 对北部湾潮汐潮 流的数值研究已有

30 多年历史, 但多数研究将其作为整个南海的一个组成部分. 专门对北部 湾潮汐潮流进行研究始于周朦和方国洪. 曹德明和方国洪用有限差分法模拟北部湾 m1 和M2分潮的潮汐潮流[ 2] . 他们采用的均为二维模式. 夏华永等依经 Sigma 坐标变换的三维非线性 潮波 Navier- Stokes 方程, 用分裂算子法对北部湾 K1 和M2分潮进行三维潮流数值模拟[ 3] . 笔者认为基于二阶湍流闭合模型计算涡动粘性系数的 POM 三维水动力模式能够获得更好的 结果. 与以往北部湾潮汐潮流数值模拟相比, 本文有以下不同与改进: ( 1) 把东开边界选在 111b12cE;

( 2) 选用

3 c@

3 c细网格. 在模拟范围内, 除海南岛外, 另考虑了涠洲岛等大小

5 个岛 屿;

( 3) 对海底摩擦系数进行划片取值;

( 4) 开边界潮位输入为 O1+ K1+ M2;

( 5) 收集了

81 个 潮汐观测站资料.

2 计算海区及数值模式 计算海区为整个北部湾, 范围为 16b00c~ 21b54cN, 105b36c~

111 b12cE. 东边界在 111b12c E, 以便把琼州海峡和海南岛都包括在模拟范围之内, 体现海南岛四面环水, 北部湾与外海充 分贯通的真实环境. 水平细网格间距为 3c@

3 c, 在模拟范围内, 除海南岛外, 另外考虑了涠洲 岛等大小

5 个岛屿, 以更精确地描绘海岸线形状和岛屿分布. 垂向分

7 个 R层, 用1, 4,

7 层分 别代表表、 中、 底层. 采用

1997 年版 POM . 北部湾水深大部分在

100 m 以内, 但东南部有一由

100 m 变深至1

000 m 的海底陡坡, 最深达

1 800 m( 见图 1) . 模拟结果表明, 海底摩擦系数的 表1调和常数的计算值与实测值之差 序号 站名 北纬东经K1 | $H | / cm | $g| / (b) O1 | $H | / cm | $g| / (b) M2 | $H | / cm | $g| / (b)

1 榆林

18 b14 c

109 b32c

117 0

011 5

310 3

2 榔椰角

18 b12 c

109 b44c

017 0

113 1

410 2

3 铁炉港

18 b17 c

109 b43c

218 3

016 1

510 2

4 赤岭

18 b24 c

109 b48c

118 3

218 3