海洋要素计算及预报.pdf

基于POM 的渤海冬夏季 风海流数值模拟报告 学院：海洋学院 专业：海洋科学 姓名：贺芊菡 学号：1429205 指导老师：刘浩 摘要：利用POM模型以及给定的渤海冬季西北风 （8m/s），夏季南风 （5m/s） 风场,模拟渤海冬夏理想风场下的风海流场，海面高度分布情况，画出冬季和夏 季两个季节从表层到底层的水平流场图；根据水深任取点画出从表层到底层流速 矢量端的连线；针对某一断面 （等纬度），画出该断面的流速矢量图结合物理海 洋知识进行分析。 关键词:POM模型，风海流，渤海，数值模型，物理海洋 一．背景概括 1.1渤海地理位置 渤海位于北纬37°7′～41°N，东经 117°35′～121°10′E之间，深深的嵌入中国 大陆内部，仅以渤海海峡与北黄海相通，属于内陆海，可分为以下几部分。 辽东湾 位于长兴岛与秦皇岛一线以北。处于两条大断裂之间的地堑型凹陷，中部地势 平坦，东西两侧比较复杂。 渤海湾和莱州湾 是渤海西、南部的两个凹陷区，之间被黄河三角洲隔开。地形平缓单调。 渤海海峡 位于辽东半岛南端的老铁山角与山东半岛北端的蓬莱角之间，南北宽约106 公里。海峡北部的老铁山水道，是黄海海水进入渤海的主要通道。由于过水断面窄，束水流 急，海底被冲刷出一条U形深槽。 中央盆地 位于辽东湾、渤海湾、莱州湾和渤海海峡之间，是一个北窄南宽、近似三角形 的盆地，中部低而东北部稍高，构造上是一个地堑型凹陷。 1.2渤海海洋要素简介 （1）水深 渤海整个海区水深较浅，平均深度只有20 米左右，但是中部深度较大，最深处达70 多米。 （2）风场 渤海盛行季风，冬夏季风风向交替，是以亚欧大尺度天气系统为背景。冬季主要受制于 大陆高压，高空槽后的冷空气频繁南下造成本区较强的偏北风，每年十月持续到次年三月， 平均风力4-5 级，6 级以上强风出现频率多达20%以上。夏季，渤海季风受我国东南部低压 和西北太平洋高压的控制，形成了7-8 月份偏南风，平均风力3 级，6 级以上强风频率约占 [1] 15% 。但是对于中、小尺度的边缘海，海面风不仅决定于大尺度系统而且还受海陆分布和 地形的很大影响，特别是像渤海这样深入大陆的内海，地方风效应尤为显著。 二．数值分析 （1）POM 模型简介 POM是Princeton Ocean Model的简称,是由美国普林斯顿大学大气和海洋科学实验 室Alan Blumberg和George L.Mellor研制发展起来的一类海洋数值计算模式。其 主要特征为： （1）垂直方向的σ坐标变换。 （2）水平网格采用正交曲线坐标和ArakawaC差分格式。 （3）水平时间差分采用显格式，而垂直差分为隐格式 （4）自由表面可以模拟水位变化。 （5）垂直和水平方向的混合扩散分别采用2.5阶的Mellor-Yamada湍流闭合模 式和Smagorinski模式。 （6）内外模态分别处理速度较慢的内重力波和速度较快的外重力波以提高整个 模式计算效率。 （7）包含海水热力学方程 垂向sigma 坐标系 水平Arakawa C 网格 （2）控制方程： 1.连续方程 DU DV      0 x y  t 2.海水运动方程 2 2 UD U D UVD U  gD 0   D    KM U    f VDgD   d F  