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长江口杭州湾海洋动力要素对风场响应的FVCOM模拟研究

作　者: 耿姗姗
导　师: 王坚红
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 气象学
关键词: 长江口 杭州湾 海洋动力要素 风暴潮 台风
分类号: P444
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 153次
引　用: 1次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 研究目的与意义  10
  1.3 国内外研究进展  10-14
    1.3.1 长江口、杭州湾海域水动力要素的研究进展  11
    1.3.2 海洋数值模式的研究进展  11-14
  1.4 本文的工作  14-15
第二章 FVCOM模式简介及设置  15-22
  2.1 FVCOM模式简介  15-20
    2.1.1 模式特点  15-16
    2.1.2 控制方程组  16-19
    2.1.3 边界条件  19
    2.1.4 FVCOM运算流程及模块  19-20
  2.2 计算区域及模型设置  20-22
第三章 FVCOM模式验证及水动力要素模拟  22-27
  3.1 FVCOM模式验证  22-24
    3.1.1 水位验证  22-23
    3.1.2 潮流验证  23
    3.1.3 调和常数验证  23-24
  3.2 潮汐潮流性质分析  24-26
    3.2.1 潮汐性质分析  24-25
    3.2.2 潮流性质分析  25-26
  3.3 小结  26-27
第四章 FVCOM模式的风压场驱动模拟  27-36
  4.1 理想风场试验及讨论  27-28
    4.1.1 理想风场试验设计  27
    4.1.2 理想风场试验结果讨论  27-28
  4.2 WRF模拟台风风压场  28-30
  4.3 台风模型模拟风压场  30-33
    4.3.1 台风模型气压场的计算  31
    4.3.2 台风模型风场的计算  31-33
  4.4 台风统计及典型台风的构造  33-35
  4.5 小结  35-36
第五章 典型风暴潮模拟  36-43
  5.1 天文潮、台风及耦合情况下的水位演变  36-37
  5.2 天文潮、台风及耦合情况下的海流演变  37-39
  5.3 天文潮台风耦合情况下的动量演变  39-40
  5.4 两类典型风暴潮过程余水位、余流的分布情况  40-41
    5.4.1 余水位的分析  40
    5.4.2 余流场的分析  40-41
  5.5 小结  41-43
第六章 总结与展望  43-46
  6.1 本文水动力模拟研究的总结  43-44
  6.2 FVCOM模式的优势与局限  44-45
  6.3 展望  45-46
参考文献  46-49
作者简介  49-50
后记  50-51
论文附图  51-79

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 大气科学（气象学） > 天气学 > 热带气象
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