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中国近海潮波运动数值模拟

本文基于球面坐标系下的二维垂线平均潮波运动方程建立中国近海潮波数

学模型，模型区域包括渤海、黄海、东海、南海、泰国湾和环台湾岛海域，网格

尺寸2′×2′，网格数1175×955。在考虑引潮力情况下，计算模拟了中国近海

的复合潮波运动；并对分布于各个海域的281个潮位站的4个主要分潮

（Msub2/sub、Ssub2/sub、Ksub1/sub、Osub1/sub）潮位调和

常数以及13个海洋预报站的潮流资料进行了验证，验证结果基本合理。针对计

算结果绘制了主要分潮包括浅水分潮（以Msub4/sub为例）的潮汐同潮图和

潮流同潮图，对中国近海潮汐和潮流分布即潮波运动进行了分析，并和前人的结

果进行比较，结果基本吻合。

整个东中国海的潮波主要是太平洋潮波经台湾和九州之间的水道传入的协

振波，南海的潮波主要是太平洋潮波经吕宋海峡传入的协振波。东海和南海主要

通过台湾海峡进行水量和潮能交换。在东中国海基本以半日潮为主，尤其是

Msub2/sub占优，而在南海基本以全日潮为主。

由于受到地形影响、边界的反射、地转偏向力和陆架浅海的摩阻作用，潮波

在各海区或以前进波或以无潮点和圆流点为主要特征的旋转潮波系统组成了复

杂的潮波系统。在模型计算的基础上对台湾海峡的Msub2/sub分潮的潮

汐分布特征和传播机制进行了探讨。认为台湾海峡的Msub2/sub分潮主要是

有北部的前进波和南部的前进驻波系统组成，由吕宋海峡进入的太平洋潮波和广

东、福建沿海岸线的相互作用形成了南端前进驻波现象和北部地形边界的放大效

应产生的潮能幅聚现象是台湾海峡Msub2/sub分潮分布特征的主要原因。

海峡内的潮能消耗以南下的前进潮波为主，其传播到台湾浅滩位置。另

外，本文在潮波数值模拟技术方面作了以下探讨：1．利用相关分析讨论周

期性函数的一阶差分离散误差和相对步长的关系，得到其中的拟合关系式；

2．基于相关分析提出利用计算结果和实测资料的相关分析结果进行模型验证，

和其它模型验证方法比较该验证方法具有简洁且可同时考虑振幅和相位误差的

优点；3．通过数学模型和原型的相关理论推导了二维潮波运动方程中曼宁

系数的预估校正法。数值试验和中国近海潮波数学模型的实际应用表明该方法科

学有效，既可以节省人工调试的工作量，又能提高计算结果的精度。