南海區(qū)域海洋模式適應(yīng)性比較分析及改進.pdf

1、中國南海地形復(fù)雜、石油資源豐富，在地理位置上有極大的戰(zhàn)略價值。南海海域是一個地形復(fù)雜的半封閉海盆，受季風(fēng)、黑潮等因素的作用南海呈現(xiàn)獨特的中尺度變異特。中尺度現(xiàn)象不僅對于南海環(huán)流和溫鹽分布有重要影響而且對于生物海洋的研究也有重要影響。隨著計算機性能和衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的不算增加，海洋數(shù)值模式也不算改進和開發(fā)。多種海洋模式被用來模擬和研究南海區(qū)域的海洋環(huán)流和中尺度渦旋現(xiàn)象。不同海洋模式由于其參數(shù)化物理方案、坐標(biāo)以及積分方案的不同對南海的模擬結(jié)果也

2、有所區(qū)別。面對海洋模式的多樣化和容易獲取的特點，對比海洋模式對南海物理現(xiàn)象模擬的適應(yīng)性成為目前研究的迫切問題。本文針對此問題對比了目前國際上比較流行的幾個區(qū)域海洋環(huán)流模式(POM、ROMS、HYCOM)的特點，并選取其對南海渦旋個例的模擬結(jié)果進行分析，對比了三個海洋模式在南海區(qū)域的模擬效果，得到以下主要結(jié)論:
　　 (1)1月份氣候態(tài)的模擬對比試驗中，三個模式都模擬出了南海冬季的氣旋式流場，但是POM和HYCOM模式的模擬結(jié)果中

3、渦旋相對要多些。ROMS和HYCOM模式在呂宋海峽都有黑潮流套形式入侵南海，但是POM模式則沒有出現(xiàn)黑潮流套。對溫躍層的模擬HYCOM相比POM和ROMS更有優(yōu)勢，尤其是在地形變化陡峭的地方HYCOM的模擬結(jié)果更接近SODA的值。對于中低層的流場的模擬POM和ROMS模式的模擬過于強，而HYCOM模式的模擬則相對較好。
　　 (2)通過2007年兩個越南沿海渦旋個例的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):三個模式都模擬出了模式時間段內(nèi)的南海大區(qū)域的環(huán)流

4、情況，但是流場強度比OSCAR海表面流場強度要大。從模式模擬的SSHA的結(jié)果與衛(wèi)星高度計的SSHA的結(jié)果的相關(guān)性分析可以發(fā)現(xiàn): HYCOM模式在兩個時間段的模擬過程中SSHA的平均相關(guān)性都在0.3以上。針對模擬個例時間段內(nèi)的渦旋情況ROMS和HYCOM模式都模擬出了該時間段渦旋的存在，而POM模式則沒有模擬出個例1時間段渦旋的存在。渦旋存在時間以及強度上分析ROMS和HYCOM模式模擬效果各有優(yōu)劣。
　　 對比三個模式的綜合模擬

5、結(jié)果發(fā)現(xiàn)HYCOM模式在南海區(qū)域的模擬具有一定的優(yōu)勢。因此利用HYCOM模式為基礎(chǔ)分析了風(fēng)應(yīng)力對中尺度渦旋的生命周期以及強度的影響。風(fēng)應(yīng)力的參數(shù)化方案是區(qū)域海氣耦合模式中海氣動量交換的重要組成部分，本文對比了兩種風(fēng)應(yīng)力參數(shù)化方案以及各自是否考慮海表流的影響對模擬結(jié)果的影響。在研究的基礎(chǔ)上得到以下結(jié)論:
　　 (1) Wujun和Yelland and Taylor的兩種風(fēng)應(yīng)力參數(shù)方案在風(fēng)速較大的區(qū)域(風(fēng)速大于17m/s)四個參數(shù)

6、化計算方案的結(jié)果相差均比較大(均大于0.2N/m2);風(fēng)速在4～16m/s區(qū)間的參數(shù)化方案風(fēng)應(yīng)力的計算結(jié)果比衛(wèi)星觀測的風(fēng)應(yīng)力計算結(jié)果相近（誤差小于0.05 N/m2）。如果將海表流對風(fēng)應(yīng)力的影響加入風(fēng)應(yīng)力參數(shù)化方案中，其模擬效果會有所改善。
　　 (2)風(fēng)應(yīng)力對渦旋的形成時間以及渦旋的垂直深度有直接的影響。風(fēng)應(yīng)力的大小會影響渦旋存在的時間和渦旋的移動速度。針對越南沿海的渦旋個例分析表明:當(dāng)風(fēng)應(yīng)力越大的時候渦旋表面的流場越大，渦旋