渤海主要分潮的模拟及地形演变对潮波影响的数值研究

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1、第46卷第1期海洋与湖沼Vol.46,No.12015年1月OCEANOLOGIAETLIMNOLOGIASINICAJan.,2015渤海主要分潮的模拟及地形演变对潮波*影响的数值研究1,2,31,2①1,21,21,21,2李秉天王永刚魏泽勋王新怡徐腾飞曹国娇(1.国家海洋局第一海洋研究所青岛266061;2.国家海洋局海洋环境科学与数值模拟重点实验室青岛266061;3.中国海洋大学物理海洋实验室青岛266003)摘要基于FVCOM数值模式,利用1972年和2002年水深岸线数据,分别对渤海主要潮波系统进行模拟,研究了水深

2、岸线变化对渤海主要分潮的影响。结果表明渤海地形演变会引起各分潮无潮点位置移动和振幅的改变,其中M2、S2分潮黄河口附近无潮点位置向东北方向迁移20km以上,且渤海湾湾顶振幅减弱,莱州湾内振幅增强;K1、O1分潮位于渤海海峡附近的无潮点亦向东北方向偏移,移动距离为10km左右,且渤海湾湾顶振幅明显减弱。在此基础上,本文通过敏感性数值实验,对导致黄河口外M2分潮无潮点位置移动的主要因素进行了初步分析。结果显示,在岸线不变的情况下,水深变化导致无潮点向东北方向迁移;而岸线变化导致无潮点向东南方向迁移。关键词渤海地形演变;潮波系统;数值

3、模拟;FVCOM中图分类号P731doi:10.11693/hyhz20140400110渤海是一个陆架浅海盆地,海底地势从莱州湾、响,但相关研究或将研究区域集中在黄河口附近局渤海湾和辽东湾三个海湾向渤海中央及渤海海峡倾部海区(乐肯堂等,1995;郝琰等,2000),开边界距离斜,其中黄河口附近水深最浅。渤海大部分海区属于黄河口较近,而人为设定的开边界条件会显著影响不规则半日潮类型,仅在渤海海峡处出现规则半日黄河口邻近海域的模拟结果;或仅考虑了渤海地形潮,在黄河口外和秦皇岛附近有一小块海域为不规演变对M2分潮在黄河口及其邻近海域

4、的影响(王永则全日潮和规则全日潮类型(Fangetal,1985;孙湘刚等,2014),未对其他主要分潮进行分析,也未研究平,2006)。M2分潮在黄河口附近的无潮点位置变化的诱因。因在过去的三十多年渤海地形发生明显的演变,此,有必要进一步借助高分辨率数值模式,研究渤海这些变化主要集中在渤海湾北部及黄河三角洲地区地形演变,对整个渤海海区主要分潮潮波系统的影水深变化及岸线变迁。已有研究表明,渤海地形的演响,并且分析引起黄河口外M2分潮无潮点位置变化化对该海区潮波系统有着重要的影响(黄祖珂,1991;的因素。Pellingetal,

5、2013),特别是黄河三角洲水深和岸线的本文首先对渤海海域主要的半日分潮和主要全演变,导致黄河口及邻近海区的潮波运动产生显著日分潮进行模拟研究,对模拟得到的各主要分潮调变化,无潮点位置不断变动(乐肯堂等,1995;郝琰等,和常数与验潮站资料进行比较,检验模拟结果的可2000;王永刚等,2014)。部分学者通过潮波数值模式靠性;在此基础上,分析水深岸线变化对渤海海区潮研究了黄河三角洲水深和岸线演变对潮波运动的影波系统的影响,并设计数值实验对引起黄河口外M2*国家科技支撑计划项目,2010BAC69B01号;国家自然科学基金项目,4

6、0976016号;海洋公益性行业科研专项经费项目,201205001号;国家海洋局第一海洋研究所基本科研业务费专项资金项目,2010G07号。李秉天,硕士研究生,E-mail:592511430@qq.com①通讯作者:王永刚,副研究员,E-mail:ygwang@fio.org.cn收稿日期:2014-04-12,收修改稿日期:2014-05-2110海洋与湖沼46卷分潮无潮点位置变化的因素进行初步分析。深及岸线。通过对以上海图数据进行了数字化处理和基准面订正,提取得到了黄河口及其邻近海域不同时1资料及数值模式介绍期的水深和岸

7、线资料。在此基础上,结合渤海其它海本文收集了海司航保部1977年出版的渤海及黄域水深、岸线资料,融合得到了1972年及2002年水海北部海图和2005年出版的莱州湾海图。其中1977深岸线资料(图1),用于潮波模式的建立。此外,本研年出版的海图包含了黄河口及其邻近海域1956—究还收集了19站的验潮站资料(图1),用于模式检验。1972年测量的地形数据,2005年出版的海图中包含了对比1972年和2002年渤海地形图(图1)可以看黄河口及其邻近海域2002年测量的地形数据,在本文出,黄河三角洲地区岸线和水深变化显著,渤海湾北中分

8、别代表黄河口及其邻近海域1972和2002年的水部水深变化也较明显。图1潮波模式水深图及验潮站位图Fig.1TopographyandtidalgaugestationsinBohaiSea本文基于FVCOM来建立潮波数值模式,该模式要考虑M2、S2、K1、O1