基于HAMSOM模式的夏威夷海域M内潮能通量研究

摘要

内潮(Internal Tide)是大洋中普遍存在的一种运动形式，是具有潮汐频率的低频海洋内波。内潮是由正压潮与底地形相互作用诱发而成的，它的产生是海表面正压潮能重要的汇，它是大洋混合的主要机械能源。本文主要研究由M2分潮在复杂地形作用下引起的内潮。同时，考虑到夏威夷海脊是全球海洋中在单位面积上海表面潮能损耗最大的区域(Egbert and Ray2001；Simmons et al.2004)，这有利于内潮的模拟，因此最终确定夏威夷海域为模式的模拟区域。 本文在总结前人研究内潮的理论及方法的基础上，选择德国汉堡大学开发的三维斜压海洋模式HAMSOM(Hamburg Shelf Ocean Model)来模拟夏威夷海区内M2分潮在地形作用下引起的内潮。在模拟M2内潮前，分析了模式在夏威夷海区内的适用性。首先，在模式中加入八个主要分潮和海表面风速等外部驱动模拟夏威夷海区内一个月的流速和水位变化。将模拟的水位结果进行调和分析得出M2分潮的振幅和相位，调和分析结果与该海区的实际潮汐特征相符。同时结合夏威夷海区六个长期验潮站资料对模拟结果进行验证。其次，在模式初步验证可行的基础上，以一个单一频率的分潮——M2分潮作为模式的唯一驱动量来模拟M2正压潮在复杂地形下引起的内潮，并利用模拟结果分析M2内潮的垂向结构，水平流速，等密面的位移，以及内潮能通量。通过模拟结果分析等密度面的起伏和脉动流速的周期证实模式确实有模拟到M2内潮。同时利用模拟的流速和密度的数据结果计算得到M2内潮能通量。在该海区内的M2内潮能通量的量级范围为100W/m～10kW/m。此外，利用卫星高度计的资料提取M2内潮信号，计算该海区内的M2内潮能通量得到该海区发生的M2内潮能通量的量级在100W/m～1kW/m。模拟的结果与高度计的计算结果在数值上存在一定的差距，文中也对这种差距的产生原因给出了初步的解释。 内潮的研究在理论上和实际应用上都有重要的现实意义，因此本文选择研究M2内潮是很有意义的。同时，本文将HAMSOM陆架海洋数值模式运用于夏威夷海域M2内潮的模拟尚属首次，从研究意义上来说，该工作不论是模式本身的发展和应用，还是内潮研究都有一定的价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.前言

1.1概述

1.2内潮介绍

1.3海区研究现状

1.4研究区域设定

2.模式介绍

2.1 HAMSOM模式

2.2研究区域的模式设定

3.模式结果分析

3.1结果验证

3.2模式结果分析

4.潮能通量计算

4.1潮能通量计算方法

4.2潮能通量计算结果

4.3潮能通量分析

5.结论

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢