论文摘要
潮汐水动力对于近海渔业捕捞和海洋生态研究非常重要。本文基于非结构网格有限体积FVCOM模式建立北部湾潮汐模式，并利用近6.5年Jason-1卫星高度计沿轨数据提取的潮汐信息对模式使用Nudging方法进行同化。模式将OTIS（OSU Tidal Data Inversion）里China Sea范围中六个分潮（S2，M2，N2，K1，O1，Q1）的调和常数的水位预报值作为开边界驱动。本文主要采用三个方案建立北部湾潮汐模式，1)仅采用开边界进行驱动，底摩擦系数采用常值0.0015。2)在方案1的基础上，加入高度计数据进行同化。3)在方案1的基础上，优化边界条件并采用分布式摩擦。由方案2和方案1的结果比较得出，高度计数据同化在计算区域内对模式精度有所改进， m1[(K1+O1)/2]振幅的平均绝对误差由24.73cm减小到5.91cm，迟角平均绝对误差由14.76°减小至11.11°。M2振幅的平均绝对误差由7.96cm减小到7.57cm，迟角平均绝对误差由34.33°减小至7.21°。改进效果比较明显。但是与验潮站数据相比，达不到理想的精度。由方案3和方案1的结果比较得出，底摩擦对模式精度亦有所改进。m1振幅的平均绝对误差由24.73cm减小到2.74cm，迟角平均绝对误差由14.76°减小至5.40°。M2振幅的平均绝对误差由7.96cm减小到6.19cm，迟角平均绝对误差由34.33°减小至7.24°。与方案二相比，方案三的结果与实测数据更为接近，可以更明显的模拟出潮汐场形态的局部特征。可能是由于北部湾是浅水湾地区，Jason-1在本区域内的测量精度存在疑问，另外计算区域内地形复杂，岛屿较多，岛屿附近测高点数据不连续，也会影响高度计的测量精度。研究区域较小，卫星轨迹间隔较大，卫星数据空间分辨率较低。高度计资料采样的时间间隔较大，容易引起潮汐的高频混淆。本文详细分析了m1和M2分潮的潮汐和潮流特征。方案2和3模式结果与以往研究者的结果基本一致。模式结果表明：北部湾海域表现为标准的全日潮性质， m1在计算区域的西南部振幅偏小，在越南顺化沿岸有一个退化了的无潮点，同潮时线沿着此点做逆时针旋转。M2分潮在北部湾的振幅与m1相比普遍较小，M2分潮在海防北部有一个退化无潮点，同潮时线沿着此点逆时针传播。北部湾潮流和潮汐一样，m1分潮为主要分潮。海南岛西岸及西北岸m1分潮的潮流速度比M2分潮大的多。m1和M2分潮的长轴走向除了在琼州海峡是东西方向，其余都与北部湾的湾轴方向基本一致。对于m1和M2分潮来说，北部湾大部分海区潮流是往复流，但在琼州海峡西侧表现出很强的旋转型。除此之外琼州海峡东侧m1和M2分潮也表现出比较强的旋转性。m1分潮在海南岛南侧北部湾湾口，还有M2分潮在海南岛西侧北部湾内也有较强的旋转性。