海平面上升对海岸潮差响应的理论解析

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1、海平面上升对海岸潮差响应的理论解析【摘要】：应用海湾和半封闭矩形海域改进的Taylor问题的解研究海平面上升对M2分潮旋转潮波系统及沿岸潮差的变化。将南黄海概化为一等深矩形海域，初步研究了在海平面上升3m和5m条件下该海域旋转潮波系统的演化趋势，继而分析了沿岸潮差变化特征。初步分析研究表明：随着海平面上升，该海域M2分潮的无潮点有向东南方向偏移的趋势，受此影响，沿岸潮差呈现不同的变化特征，靠近无潮点的左侧及湾顶海岸变化明显，而远离无潮点的右侧及湾顶海岸则变化不大。这一结论对未来海平面上升条件下，海岸海洋工程的设计潮位的推算具有参考价值。关键词：改进Taylor问题，旋转潮波系统，海平面上升

2、，潮差响应AbstractBasedontheanalyticalsolutionoftheimprovedTaylorproblemintheidealizedsemi-enclosedrectangularbay,thechangeoftidalamphidromicsystemofM2andcoasttidalrangeatizingthesouthernYelloi-enclosedrectangularbay,theevolutiontrendsoftidalamphidromicsystemofM2andvariationfeaturesofcoasttidalrangeare

3、analyzedprimaryundertheconditionof3and5meterriseofsealevelrespectively.Theresultsshophidromicpointinthisseaareatendstomovetothesoutheast,andthencoastaltidalrangeschangepresentconsequentlydifferentfeatures,thatis,attheleftsideandbayheadcoastneartheamphidromicpointtheychangeevidently,andlittleatther

4、ightsideandbayheadcoastfaraamphidromicpoint.,tidalamphidromicsystem,sealevelrise,tidalrangeresponses1.引言近岸水域中，海湾和半封闭海域内的旋转潮波系统是其潮波运动的显著特征。许多国内外研究者为了探讨这些海区中潮波系统形成机制，将这一类海区理想化成一个等深的半封闭海区。Taylor[1]运用不考虑摩擦项的流体力学基本方程，研究了这种抽象海域中的潮波运动，构成著名的Taylor问题。他的解由入射和反射的Kelvin波以及一些Poincaré波所组成，所代表的是旋转潮波系统，由于未考虑底床摩擦效

5、应，无潮点位于这种理想海区的中轴线上。后来，陈宗镛[2]、方国洪和王仁树[3]对Taylor问题作了改进，考虑了摩擦对潮波系统的影响。他们结果表明，由于海底摩擦效应，无潮点不再位于矩形海区的中轴线上，而是偏离到沿面向湾顶的中轴线的左侧（北半球），从而解释了一些实际海湾中的无潮点偏移情况。温室效应引起的全球海平面上升，已为世界各海洋国家所关注。国内外很多学者研究了全球海平面和中国沿海相对海平面上升的速率及海平面上升给沿海带来的灾害[4~9]。研究表明，近30多年以来，我国沿海的海平面以1.5mm/a的速率上升，这与全球海平面上升的趋势是一致的。张锦文和杜碧兰[10]在中国黄海沿岸潮差的显著增

6、大趋势中论述到，自20世纪70年代以来中国黄海沿岸的潮差随年份显著增大，得出了全球海平面上升已引起中国黄海近岸潮差显著增大的结论。于宜法等[11]对海平面上升导致渤、黄、东海潮波变化问题进行了数值研究，结果表明，对于同一个旋转潮波系统，海平面上升后的同潮时线相对于现有的同位相线沿逆时针方向发生偏转；海平面上升后的无潮点相对于现有的无潮点发生偏移；海平面上升后的振幅相对于现有的振幅发生变化，两者的差值存在一定的分布模式。根据美国前副总统戈尔[13]《难以忽视的真相》中所论述的，未来如果格陵兰岛冰架融化、崩裂并滑入海中，全世界的海平面将平均升高5.46～6m。本文基于方国洪和王仁树（1966）

7、对改进的Taylor问题的研究，将南黄海概化为一半封闭等深矩形海湾，初步研究了在海平面上升3m和5m的情况下旋转潮波系统的演化趋势和沿岸潮差响应特征。2.解析模型及应用计算潮波运动控制方程及边界条件：边界条件为：其中，x轴与海湾的轴线重合，以湾顶指向湾口方向；y轴与湾顶重合，如图1所示；t为时间；u,v分别为垂向的平均潮流流速在x,y轴上的分量；平均潮汐波动高度；g重力加速度；h海湾的水深；b海湾的宽度；