大亚湾海域夏、冬季的潮汐特征及余水位与风的相关性初步探讨.docx

该【大亚湾海域夏、冬季的潮汐特征及余水位与风的相关性初步探讨 】是由【科技星球】上传分享，beplayapp体育下载一共【24】页，该beplayapp体育下载可以免费在线阅读，需要了解更多关于【大亚湾海域夏、冬季的潮汐特征及余水位与风的相关性初步探讨 】的内容，可以使用beplayapp体育下载的站内搜索功能，选择自己适合的beplayapp体育下载，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此beplayapp体育下载到您的设备，方便您编辑和打印。大亚湾海域夏、冬季的潮汐特征及余水位与风的相关性初步探讨*??朱佳胡建宇陈照章孙振宇,2杨龙奇彭帅星吉皎月大亚湾海域夏、冬季的潮汐特征及余水位与风的相关性初步探讨*朱佳1胡建宇1①陈照章1孙振宇1,2杨龙奇1彭帅星1吉皎月1(;)大亚湾及其邻近海域冬、夏季各14个临时水位观测点1个月的实测潮位资料显示:各站的水位曲线均呈现明显的“双峰”现象,且湾顶比湾口更为明显。本文采用了调和分析方法,给出M2、S2、K1、O1四个主要分潮及M4、M6、2MS6三个浅水分潮的振幅和迟角同潮图,分析大亚湾的主要潮汐特征,探讨了浅水分潮对双峰结构的贡献,并采用交叉谱分析对余水位与风的相关性进行了讨论。结果表明:(1)大亚湾海域各主要分潮振幅均由湾口向湾顶递增;高潮发生时间由湾口向湾顶推迟;涨潮历时均大于落潮历时;平均潮差在湾顶达到最大;(2)大亚湾内属于不正规半日潮,而考洲洋及其湾外海域则属于不正规全日潮;(3)大亚湾内浅水效应明显,从湾口至湾顶,六分之一日分潮的振幅呈5—7倍的增长,主导了大亚湾潮波系统的形变;(4)分潮重构结果显示,四分之一日和六分之一日浅水分潮(尤其是2MS6分潮)的异常增长,是导致大亚湾潮汐双峰现象的主要原因;(5)冬季大亚湾内各点的余水位与风速呈现正相关,;(6)—。大亚湾;水位双峰;潮汐特征;浅水分潮;余水位与风的相关性大亚湾是南海沿岸的重要海湾,北靠海岸山脉,东、西两侧分别为平海半岛与大鹏半岛,湾内水深自北向南逐渐增加,中部水深10余米,湾口水深可达20多米。鉴于其重要地理位置,已有多位学者开展了大亚湾海域潮汐、潮流以及水交换的研究工作。李立(1998)应用谱分析和线性模型研究了大亚湾内冬季亚潮水位变化的特征和原因。杨国标(2001)运用19个站的实测数据分析了大亚湾六个主要分潮的潮流及余流特征。周巧菊(2007)采用了POM(princetonoceanmodel)模型研究了大亚湾温排水交换过程,并对潮汐进行了模拟。王聪等(2009)通过数值模拟研究了风场和潮致余流对大亚湾水交换能力的影响。双峰结构是大亚湾潮波的主要特征,即在半日潮汐周期中,水位停止上升,略有下降,然后再次上升,而后又迅速下降至低潮的状态(Godin,1993)。这种由于高频振荡叠加半日潮产生的双峰现象出现在不少港湾中,如美国的Buzzards湾(Redfield,1980),英国的Solent海峡、荷兰的DenHelde港(Pugh,1987)和英格兰南海岸的Swanage湾(Godin,1993)都观测到了该现象。Dyer(1973)指出,当潮波传播至浅水时,受到漏斗效应和浅水成分的影响,越靠近上游潮差越大。BoonIII(1975)认为M6和M8这类高频潮可导致涨潮和落潮历时的差异。Blanton等(2002)的研究证明在美国佛罗里达州的CharlesCreek,M6分潮对潮流形变的影响甚至大于M4分潮。Kim等(2001)推测Narragansett湾的M4分潮振幅可能因共振增大了2—3倍。双峰现象目前在国内的报道和研究并不多,且多集中于大亚湾。多位学者根据2个潮位站1个月的水位数据,对潮汐做了系列研究,指出M6分潮的异常增长是引起大亚湾潮位双峰的主要原因(Songetal,2016;刁希梁等,2017);用三维潮汐、潮流数值模型(武文等,2017)和数学解析方法(严聿晗等,2017)揭示了水位双峰、涨潮双峰以及高频分潮的强耗散等现象。由以上研究可见,浅水分潮的振幅虽不大,但在港湾内的作用却不容忽视,其在港湾内的浅水效应及与地形呼应导致的潮汐共振,是引起双峰结构、潮波变形以及振幅剧增的重要原因。近海海域的海平面及水位变化,除受地形、浅水成分等的影响之外,对风的响应也较明显。Chuang等(1983)调查了墨西哥湾北部陆架的沿岸风和海陆风(包括向岸风和离岸风)对海平面变化的影响,发现不同的响应主要是由水深变化引起的。Craig(1989a,1989b)建立了海洋对固定频率的周期性风强迫的响应理论。根据观测和数值模拟结果,多位学者探讨了海平面和潮流在不同海域里对海陆风的响应(Clancy,1979;Vesecky,1997;Gallop,2012;Lin,2016),特别是在临界纬度附近(约30°N和30°S),由于昼夜强迫的频率与当地惯性频率重合而出现近共振,还经常能观察到增强的海洋响应(Simpson,2002;Zhang,2009;Nam,2013)。目前对大亚湾水文动力方面的研究虽包含了实测、模型及数学解析等方法,但仍需更多的实测数据进行补充和佐证。因此,我们在大亚湾及其邻近海域布设了冬、夏季各14个临时水位观测点,进行了一个月的同步观测,旨在分析冬季和夏季的潮汐特征、季节差异及成因,探讨浅水分潮及共振对潮汐畸变的贡献和影响,并初步讨论余水位与风速、风向及周期的相关性。、夏季各14个临时水位观测点的连续水位数据,水位观测点分布见图1,其基准面是以平均海平面为准,所有站位都统一。虽然部分站点的实际观测时间远大于1个月,为求一致,我们均截取一个月的长度。冬季的水位观测时间为2018年1月8日—2月8日,夏季的观测时间为2018年5月17日—6月17日。图1大亚湾内冬季、夏季的临时水位观测点分布图注:表示风向角度;T01—T14、HY001、HY002、HY004、HY005表示站位名称水位观测使用的仪器为RBRTDR-2050潮位仪及KELLERDCX-22水位记录仪。所用仪器在施测之前均通过调试检验,且比测结果一致性良好。数据采样间隔分为两种,RBRTDR-2050采样间隔为1min,KELLERDCX-22采样间隔为5min,。使用t_tideMatlab软件包(Pawlowicz,2002)进行潮汐分析。与经典的谐波分析相似,t_tide预测潮汐信号系与天文参数相关的特定频率的有限组正弦信号的和(Pawlowicz,2002)。余水位由原始水位减去潮汐信号得到。在t_tide谐波分析中使用了35个潮汐成分,(MM潮汐成分)(M8潮汐成分)周期。、夏季水位观测期间的欧洲气象中心(EuropeanCentreforMedium-RangeWeatherForecasts,ECMWF)风场数据,°×°,时间分辨率为3h。为减小全球模式近岸区域个别网格点的误差,取调查海域114°—115°E,°—°N区域内的平均风场进行计算。文中对余水位和风应用了相关分析和交叉谱分析方法,当两类数据时间分辨率不同时,选较低时间分辨率做插值计算。例如,水位数据和风场数据的时间分辨率分别为1h和3h,两者进行相关分析时取时间分辨率为3h。,绘制冬季和夏季的水位时序曲线。从图2中可看出水位过程曲线在每个太阴日经历了2次高潮和2次低潮,且每次高潮或低潮的水位高度均不相同,故存在潮汐的日不等现象。此外,无论是高潮还是低潮,水位曲线存在明显的双峰现象。—;双峰值间的波峰和波谷的平均水位差约为40cm,最大水位差可达93cm。图2大亚湾T06冬季(a)和夏季(b),平均潮差由湾口向湾顶逐渐增大,在湾顶达到最大。各站涨潮历时均远大于落潮历时。整体上看,湾顶的高潮时要早于湾口,湾顶的低潮时要晚于湾口(图3)。冬季,湾内平均潮差最大值出现在T06站,为115cm;而T09、T11和T14站的平均潮差则最小,均为80cm。各站平均涨潮历时大于平均落潮历时,—,—。夏季,平均潮差最大值出现在T06站,为121cm;而T10站的平均潮差最小,为85cm。平均涨潮历时大于平均落潮历时,—,—。海洋图集编委会(2004)曾指出:在南海海域,几乎没有正规半日潮出现,而是以不正规全日潮类型占优势,并有明显的日不等现象;而考洲洋的地理位置恰好位于南海北部不正规半日潮和不正规全日潮的分界点上。这就是大亚湾湾内和湾口为不正规半日潮,而考洲洋湾内、湾口有时是不正规全日潮的原因。图3冬季(a—c)和夏季(d—f)各站潮汐分布特征图图4冬季(a)和夏季(b),绘制M2、S2、K1、O1、P1、Q1、K2、N2、M4、M6、MS4、2MS6十二个分潮的同潮图,但限于篇幅,本文仅列出冬季、夏季M2、S2、K1、O1四个主要分潮及M4、M6、2MS6三个浅水分潮的同潮图(图5)。由结果可得:在14个水位测站中,振幅最大的分潮为M2和K1,其次是O1分潮,而后依次是S2分潮,P1和M4分潮,N2、Q1、MS4、M6、K2分潮,最后是2MS6分潮;大多数分潮的振幅均由湾口至湾顶逐渐增大。冬季,M2分潮振幅由大亚湾湾口T09站的30cm到湾顶T05站的35cm,增长了15%,K1、O1、S2分潮振幅分别增长了6%、4%和27%,而振幅增幅较大的是浅水分潮M4、MS4(图略)、M6和2MS6分潮,增幅分别为81%、97%、525%和616%。夏季,从湾口到湾顶,M2分潮振幅增幅为14%,K1、O1、S2分潮振幅增幅为3%、2%和16%,而浅水分潮M4、MS4(图略)、M6和2MS6的增幅则分别达到60%、86%、547%和707%。迟角方面,M2、S2、K1、O1和P1、Q1、K2、N2(图略)这八个主要分潮的等迟角线在大亚湾内分布稀疏,从湾口到湾顶迟角变化不大,尤其是全日分潮,湾顶站位的位相比湾口站位仅滞后2°—4°,说明全日分潮的潮波在大亚湾内传播最快,半日分潮次之;而M4、M6、MS4(图略)和2MS6四个浅水分潮的迟角分布呈现从考洲洋湾口到大亚湾湾顶迅速增大的趋势。尤其是M6和2MS6这两个六