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1、交通科学武汉理工大学学报()第27卷 第2期与工程版Vol.27No.22003年4月JournalofWuhanUniversityofTechnologyApr.2003(TransportationScience&Engineering)3完全强迫下冬季黄东海环流三维高分辨数值模拟X1)1,2)2)2)邓 健 黄立文 吴国雄 宇如聪(1)武汉理工大学航运学院 武汉 430062)(2)中国科学院大气物理研究所 北京 100029)摘要:在多年观测的温盐资料基础上,以月平均大气风应力、边界流输送、温盐斜压效应、潮汐、长江口径流等作为强迫条件,
2、对黄东海环流的细微结构进行了3D数值模拟,探讨了各因子特别是潮汐和冬季风等因子对主要流系的动力学作用.结果表明,完全强迫下的数值模拟再现了冬季黄东海环流主要流系的基本特征.关键词:冬季环流;3D数值模拟;完全强迫;黄东海中图法分类号:P731.2 黄东海冬季盛行强而稳定的冬季风,东海东exp(2Gm)-1=2,Gm=0.1m,(m=0,1,⋯,侧全年有高温高盐的黑潮水流经,长江口有较大e-1[5]的淡水通量注入,潮汐因子对这一浅海区域也起10),共分为11个不等距的sigma层.采用了着不可忽视的作用.这些因子的联合作用使得黄黄东海海域1′×1
3、′高分辨的真实海底地形资料.东海环流的结构有明显的季节性特征.一直以来取最大水深为1500m,最小水深3m,积分时间黄海暖流、冬季长江口冲淡水、台湾暖流、对马暖步长450s.流、黄海和东海沿岸流、朝鲜半岛西岸的南向沿岸1.2 侧边界条件流,黑潮水入侵陆架现象都是海洋学家非常关注整个模式区域共选取5个开边界,分别对应[1,2]的问题.文中采用了同文献[1,2]类似的区域图1中的A,B,C,D,E.在开边界处流量的确定和模式框架,引入诊断条件下的全强迫条件,采用上,根据观测统计资料,在保证各水边界总的流量了10km×10km高分辨网格和观测的高分辨温
4、[3]进出平衡的条件下,规定为:A边界为台湾海峡给盐初始场资料,期望通过一个改进的三维斜压63数值模式ECOM2si,考查在这些因子的综合强迫定入流,流量为2.3×10mös,流速在水平和垂下冬季黄东海环流的细微结构和响应特征.直方向上均匀分布;B边界为台湾东岸深的海沟,63对应于黑潮流入,流量为22.0×10mös,流速在1 数值模式和试验方案水平方向上为抛物线分布,垂直方向上为均匀分布,并规定600m以下无流入流出;C边界为大隅1.1 模式概述2吐噶喇海峡,黑潮水从此流出东海进入太平洋,在63ECOM2si模式基础上作了一些改进,使得流量为2
5、1.0×10mös,流速在水平方向为抛物海洋模式具备完整的多因子联合强迫模型,对黄线分布,垂直方向为均匀分布,600m以下无流入东海区域海洋过程具有较好模拟ö预报能力.流出;D边界为对马海峡,对应于对马暖流,流出在数值模拟中63,计算区域为整个渤海、黄海及量为1.0×10mös,流速在垂直和水平方向上均东海区域(116°E～130.65°E,23°N～41.07°N).匀分布;E边界为长江口,对应于长江径流,流出水平方向上为63164×202的等距均匀网格,格距为量为0.03×10mös,流速在垂直和水平方向上10km×10km,垂直方向R坐标下
6、依指数分层Rm为均匀分布.X收稿日期:20021217 邓 健:男,25岁,硕士生,主要研究领域为气象信息采集与处理、数值模拟3国家自然科学基金项目(40275015)和中国科学院大气物理研究所LASG2003年重点开放项目资助©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·162·武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2003年 第27卷流.2 模拟计算结果分析2.1 冬季海洋和大气的基本状况冬季1月份温度南高北低,沿海大陆架上温度等值线密集,黑潮区域是一高温区
7、,在黄海中部可见明显的暖舌.冬季的黄东海混合层较深,绝大多数区域几乎是全层混合,在有些区域出现上低下高的逆温层,这与该区域流场结构密切相关.冬季强烈的北风控制着整个黄东海区域,在北部区域是西北风,在中部和南部是北风和东北风,风速图1 黄东海区域海底地形及开边界分布平均为10mös.温盐边界条件:在入流处温度、盐度的开边界2.2 黄海暖流值由文献[3]中观测的月平均值给定,内插到计算冬季,从对马暖流中分出一支流系向西北方的每一时步;出流处的温度、盐度开边界值取相邻向流动,沿济州岛南侧的凹槽北上进入黄海,这支的内区点的温、盐度值.流被称为黄海暖流.对
8、于其来源,由图2的结果显水位边界条件:不考虑天文潮强迫时,开边界示黄海暖流水应是一支混合水,既有黑潮水暖水、水位GB由公式GB=GB-1
