东海黑潮与琉球群岛以东海流半诊断计算

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1、东海黑潮与琉球群岛以东海流半诊断计算第19卷第1期1997—01海洋ACTAoCEANoLoG1CASINICAVo】.19,No.1January,1997一A0东海黑潮与琉球群岛以东尸海流半诊断计算盔立丝孙德桐许卫忆A'国家海洋局第二海洋研究所t杭州摘要利用"长风丸"调查船在1987左9～10月期间得到的水文资料,对东海黑嘲与琬球群岛以东海流进行了半诊断计算.本计算分为两A阶段,第一阶段是诊断约,第S-阶段取诊断计算结果作为初始值,进行半诊断计算,即调整阶段.计算最明,当丁=30~40d时,密度场与速度场等已被调整,即得到了半诊

2、断计算曲解.比较诊断与半诊断的两个计算结果,在定性上它们是基本一致的,但在定量上存在一些重要差别,例如以下几点:(1)由于诊斯计算采用了平滑后的资料,两夏西边弄流,印黑潮及琉球群岛以东西边界流(筒释"琉球海流)曲流速计算值都偏低,而通过调整后的半诊断计算,这两支西边界流的流速都加强;(2)半诊断计算密度场等已被调整到与海底地形等相适应.例如东海黑潮流速的最大值为101cm/s,出现在东海海区南部最大的地形坡度处,而诊断计算,由于资料平滑,没有得到这样的结果;(3)在琬球群岛以东海域,在最近岛屿处600m以浅水层,诊断计算结果出现了南

3、向流,这也是由于资料平滑所致.然而,半诊断计算结果在此处出现了北向流,这与观测结果是一致的.这些计算结果都表明,当采用平滑后的资料时,应厩半诊断模式计算海流,更为适宜.关键调刖舀关于东海环流的诊断模式,已有不少的研究,例如文献l1～5].这些诊断模式应用于环流计算时,都取得了较好的成果,并已成为海流模式计算的一个重要组成部分.但诊断模式都存在以下的同题,即要求密度场,地形及风场三者在统计上相匹配.当水文,风场等资料的质量不甚好时,上述三者之间匹配成为问题,这将对流场计算造成较大误差.针对这些问题,Sarkisyan等提出一个半诊断计

4、算.袁耀初与潘子勤[也采用了半诊断模式与预报模式计算了东海环流.本文也提出一种类型的半诊断模式,计算东海黑潮与琉球群岛东海流,并与诊断模式本文T199510—2O收到,修改稿~:1996—0328收到1期袁耀初等:东海黑潮与琉球群岛以东海流半诊断计算的计算结果作比较,表明应用半诊断模式计算海流更为适宜.水文资料采用.长风丸"船在1987年9～】0月调查航次结果,对无资料的阿格点.用插值方法获得.1控制方程与坐标1.1控制万程从完整的海洋热力流体力学方程组出发:鲁+"罢+瞎+是一如一一去箬+(A3u)+i十"十十一J一一赢十琵十害+耋

5、+考+塞+,"一一等+老cA謇-+-五十十十J"一一高十'v誓一一+赛+警一.以及密度方程:害+"+考+塞一n+(蹇),式中.f为科氏力,且,一+os乳一,Sarsin0.(为模式区域相对于经线的转角)为水平涡动粘性项:一￡(2)+暑一',lu+耋)]I一czA考+c考+耋f'(2)FF,为水平速度分量;为垂直速度分量;P为压力;P为密度距平;Po为参考密度;H,Av分别为水平,垂直涡动粘滞系数;K,J分别为水平,垂直涡动扩散系数.设D—H+f,H为水深;}为海面升高,则方程(1)～(3)对应的边界条件:(1)在海表面z一},,f)

6、上,P一声a(z,,￡),(4)poA3u一,A塞一f,(5)一喜+墓+要,或者一0,(6)Pl一给定值;(7)(2)在海底一一H,.y)上,P.A耋一,A.塞一,(8)"一一一OH,或者Ⅻ一0,(9)"一一面一面'或首一'Pl—H一给定值;(10)1O海洋19卷式中,P(1z,,)为气压;r为海面风应力;r为海底摩擦力?且rh—"bfI;矿为海底水平流速;(为海底摩擦系数.(3)侧向边界条件关于流速.除了固体边界给出"一一0外.开边界上给出入流,出流条件(参见文献E4]),本计算采用了袁耀初等跚的逆方法的计算结果.作为开边界的流速

7、条件t其次?密度的侧向边界条件由宴测值给定.1.2O-坐标变换由于.坐标具有可以较好地处理地形变化较大区域的优点,在本文采用了坐标,这样可以给计算带来方便.从直角坐标系(,,,幻到.坐标系(,弘,,￡)的转换关系为】一l一1.(儿)一一})/D一j则一阶导数的转换关系为刁a缸a.Tc嘉+aD)1暑一未击c熹+Dl.a10D旦at一一D(1十)差…经过变换并消除压力项得到坐标下的控制方程(为了简略,在下列方程组略去新坐标的下标"l")为喜+++一.a丁(Du)一门+(gP.善+墨)一D未+a面A,尝)},堕+fD"Dcs嘉+堕ay一D

8、'.鲁c告—a(Dp)十—a(D—up)+3(Dvp)atar+一未(鲁害)+∞,0孺∞L)棚其中,—一"(+d.T).(+嘉)(1+)篆=D(垃du'(15)】期袁耀忉等:东海黑潮与琉球群岛以东海流半诊断计算式中,且其中ⅣⅣ.一善(