东中国海自适应数值模型及环流数值研究

摘要

东中国海的环流总体上说由两个流系构成,即高温、高盐的黑淹及其分支和延伸部分组成的外来流系和沿岸的低盐水系.渤海环流由三部分组成:黄海暧流余脉、辽东沿岸和渤南尚岸流.该文首次在东中国海设计了自适应网格,根据海域的特点,利用自适应网格能同时兼顾网格的光滑性、正交性及疏密程度的特点,得到了物理空间上的一种非矩形网格分布.由计算结果分析了东中国海环流特征和某些形成机制,以及各因子(包括黑潮边界力、风、温、盐和潮余流等)对总环流的贡献,获得了一些有意义的结论.同时,还用数值实验对一些颇有争议的问题进行了探讨,提出了一些看法.最后,给出冬、夏季东中国海各水层的环流铅垂分量的分布,揭示了其主要的升降流区.而沿岸流除风生环占重要的地位外,潮致作用也是一个新发现的分量.因此,潮致作用在研究近海环流时,绝不可被忽视.

目录

致谢

摘要

ABSTRACT

第一章引言

§1.1陆架环流研究的意义

§1.2陆架环流研究的历史

§1.3东中国海环流的基本特征和研究现状

§1.4本文的工作

第二章数值模型和方法

§2.1三维浅海流体动力学方程组及其定解条件

§2.1.1直角坐标系下浅海流体动力学方程组

§2.1.2定解条件

§2.2数学模型的封闭

§2.2.1海表面风应力和海底摩擦应力

§2.2.2垂向涡动粘滞系数

§2.2.3水平侧摩擦系数

§2.3三维正压海洋流体动力学的数值方法

§2.3.1分层平均法

§2.3.2谱方法

§2.3.3流速分解法

§2.3.4坐标变换方法

§2.4东中国海自适应网格的设计

第三章东中国海潮波自适应模型及其数值模拟

§3.1方程及定解条件

§3.1.1变换空间的方程组

§3.1.2定解条件

§3.2自适应网格潮动力方程的差分格式

§3.3计算说明

§3.4天文潮的模拟结果

§3.4.1潮波的传播

§3.4.2潮流的分布

§3.4.3潮致Lagrange余流

第四章东中国海环流数值模拟

§4.1方程及定解条件

§4.1.1变换空间中的方程的形式

§4.1.2定解条件

§4.2差分格式

§4.3计算海区及物理参数的确定

§4.3.1密度场的计算

§4.3.2海面热通量的计算

§4.3.3垂向湍粘性系数的计算

§4.3.4开边界流量的确定

§4.4环流结果分析

§4.4.1冬季总环流模拟结果

§4.4.2夏季总环流模拟结果

§4.5影响东中国海总环流的诸分量分析

§4.5.1边界力环流

§4.5.2风生环流

§4.5.3热盐环流

§4.5.4潮致余流

§4.6数值实验

§4.6.1封闭台湾海峡实验

§4.6.2封闭黑潮边界力实验

§4.7东中国海环流铅垂分量的分布

§4.8结论

第五章结语

参考文献

附图