黄东海海平面对陆架波的响应研究

The coastal-trapped waves are subinertial waves with energy confined to the continental shelves. They play an important role in the coastal sea level variation and affect the prediction of the coastal sea level directly. The subinertial sea level variation in the Yellow Sea and the East China Sea is greatly affected by both the freely and forced coastal trapped waves. In this study the characteristic of the space-time structure of the subinertial sea level variation in the Yellow Sea and the East China Sea is studied using the altimeter SSH observations and the numerical model simulations. The response to the coastal-trapped waves of the space structure of the sea level variation and its temporal variation is then studied. Using the altimeter SSH observations, the sea level records at tide gauge stations and the mooring data, the characteristics of the subinertial coastal sea level variation is studied and some special events with large positive or negative sea level anomaly are focused. A three-dimensional numerical model based on the POM to simulate the coastal-trapped waves in the Yellow sea and the East China Sea will be set up. To investigate the coastal sea level response to the free or forced coastal-trapped waves, the boundary condition, the initial condition will be varied separately in different comparison experiments for the special sea level variation events.

陆架波是能量限制在陆架上的一类大尺度、低频波动，其对陆架上沿岸海平面变化具有重要的影响，直接影响到沿岸水位的预报。黄东海的低频水位变化，很大程度上受到陆架波的影响。本项目综合卫星高度计和数值模拟数据，研究黄东海水位低频变化的时空结构特征，分析空间分布及其随时间的演变特征对陆架波的响应。利用卫星高度计、验潮站资料和现场观测资料，分析沿岸水位的低频变化特征并筛选出海区内的特殊水位变化事件重点分析。建立黄东海三维陆架波模型，针对筛选出的特殊事件，分别改变模型边界条件、初始条件进行对比试验，分析研究黄东海沿岸水位对自由或强迫波动的响应。

陆架波是能量限制在陆架上的一类大尺度、低频波动，对陆架上海平面变化具有重要的影响，直接影响到沿岸水位的预报。黄东海的低频水位变化，很大程度上受到陆架波的影响。. 本项目利用数值模拟，结合卫星高度计数据，研究了黄东海水位低频变化及长期趋势的时空结构特征，分析了海区水位变化对陆架波的响应；分析了地形对自由及强迫陆架波生成机制的影响；研究了陆架波对跨陆架输运的影响，并在此基础上编写了粒子追踪代码。主要结果如下：. 受陆架波的影响，在渤海或者黄海出现的水位异常，以不同的模态沿中国近海沿岸自北向南传播。传播过程中波动能量限制在沿海。根据模态的不同，波动的频率在5.5天、15天左右，传播速度大约为9m/s和3.5m/s左右。自黄海北部传播至南海北部大约需2-3天和4-5天左右。因此，在陆架波作用下，近海发生的海平面异常，可迅速的将能量集中在沿岸并传播至下游海区。中国近海水位长期变化趋势存在时间和空间的差异：在沿海地区持续上升且上升速率逐年增大，近海上升速率缓慢减小。. 陆架地形对自由陆架波频散关系、强迫陆架波生成、耗散机制都有重要的影响。陆架宽度增加使Kelvin波模态相速度增大。宽陆架地形较易受幅散影响，刚盖近似不再适用。宽陆架上的摩擦衰减距离更大，更有利于陆架波的传播。风应力旋度在波动的生成机制中起到的作用随陆架变宽而渐强。在宽的陆架上,应充分考虑风应力旋度的作用。陆架波模态（Shelf wave modes)波动的相速度受陆架坡度的影响较大，摩擦衰减距离基本都在200km左右，几乎不随陆架宽度改变，一般属于局地波，受远处传播自由波的影响较小。. 在陆架上，陆架波引起的跨陆架输运主要由地转项和Ekman项、底摩擦项主导，但底摩擦主要作用在离陆架60-240公里的海区，二阶波动项的量级可忽略。对波动的三个主要模态而言，Kelvin波模态和一阶陆架波模态对跨陆架输运起重要作用，二阶陆架波模态受摩擦衰减影响，顺陆架方向的影响距离很小。