渤黃東海二維潮汐模式的底摩擦系數(shù)反演研究.pdf

1、在潮汐潮流數(shù)值模擬中，底摩擦系數(shù)的選取也是一個相當(dāng)重要但始終沒有得到根本解決的問題.在傳統(tǒng)的數(shù)值模擬工作中，底摩擦系數(shù)被當(dāng)作一個常數(shù)或者在不同的海域取不同的常數(shù).底摩擦系數(shù)的處理主要靠經(jīng)驗的積累和反復(fù)的調(diào)試；工作量大并且難以取得好的結(jié)果.而伴隨法能夠從根本上解決這個問題，使得底摩擦系數(shù)的確定變成依賴于區(qū)域內(nèi)部觀測值的數(shù)值迭代過程，實(shí)現(xiàn)確定底摩擦系數(shù)的自動化. 本文將伴隨方法應(yīng)用于渤黃東海的潮波數(shù)值模擬，在開邊界條件不變的前提下，

2、利用Topex/Poseidon高度計資料的潮汐調(diào)和常數(shù)反演渤、黃、東海的底摩擦系數(shù).本文首先利用四種策略作了一系列孿生試驗，四種策略依次包括：1.底摩擦系數(shù)是常數(shù)，2.底摩擦系數(shù)由4個獨(dú)立的底摩擦系數(shù)經(jīng)過線性插值得到，3.1°×1°的范圍內(nèi)取一點(diǎn)作為獨(dú)立的底摩擦系數(shù)，其它網(wǎng)格點(diǎn)的底摩擦系數(shù)都由這些獨(dú)立的底摩擦系數(shù)經(jīng)過線性插值得到，4.底摩擦系數(shù)在每個計算網(wǎng)格點(diǎn)的值都各不相同.在這些孿生試驗中，依次選取了四類給定的底摩擦系數(shù)的分布，包括

3、：(1)常數(shù);(2)四點(diǎn)線性插值得到的曲面;(3)旋轉(zhuǎn)錐面;(4)旋轉(zhuǎn)拋物面. 理想實(shí)驗說明當(dāng)反演策略與給定分布接近時，理想實(shí)驗都能將給定的底摩擦系數(shù)的分布曲面較好地反演出來；當(dāng)反演策略與給定分布相同時，理想實(shí)驗都能將給定的底摩擦系數(shù)的分布曲面更好地反演出來.理想實(shí)驗的結(jié)果表明，利用伴隨法反演底摩擦系數(shù)是合理且有效的. 在孿生試驗的基礎(chǔ)上，利用四種策略作了一系列實(shí)際試驗，并對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析和比較.實(shí)驗結(jié)果表明隨著獨(dú)立

4、的底摩擦系數(shù)的增加，模擬結(jié)果逐步得到改進(jìn)，精度隨之得以提高.反演策略4有效地提高了數(shù)值模擬的精度；相應(yīng)的實(shí)驗結(jié)果能夠更準(zhǔn)確地體現(xiàn)渤、黃、東海M2潮波的基本特征. 實(shí)際試驗的結(jié)果表明在遠(yuǎn)離陸地和島嶼的水域中，較深的水對應(yīng)較大的底摩擦系數(shù)，較淺的水則對應(yīng)較小的底摩擦系數(shù)，這點(diǎn)與傳統(tǒng)的結(jié)論是一致的；但在陸地或者島嶼附近的水域中，底摩擦系數(shù)的空間變化復(fù)雜，即使很淺的水卻對應(yīng)較大的底摩擦系數(shù)，這點(diǎn)與傳統(tǒng)的結(jié)論不一致，但卻進(jìn)一步揭示了底摩擦