基于19年衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)的全球潮汐同化模擬.pdf

1、借助衛(wèi)星高度計觀測時間超過19年的契機，本文分別建立了基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析的全球潮汐經(jīng)驗模式以及有限體積法的全球水動力模式，并通過這兩個獨立的全球潮汐模型的結(jié)合與同化以建立和改進全球潮汐模型，并以此提高中國近海潮汐的模擬精度。這兩個潮汐模型分別為，以調(diào)和分析 TOPEX/POSEIDON系列衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)所得到的經(jīng)驗模型，基于無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與有限體積法的水動力模型。本文選擇了兩種比較簡單的同化方案，逐步訂正與Nudging方法，來對這兩組數(shù)據(jù)進

2、行分析。對于衛(wèi)星經(jīng)驗模型，在交叉點上升降軌調(diào)和常數(shù)偏差的比較指出，隨著衛(wèi)星數(shù)據(jù)的加長,調(diào)和分析的精度會得到提升，當使用19年的數(shù)據(jù)時全日分潮K1和O1的相對偏差比僅僅使用T/P衛(wèi)星的數(shù)據(jù)時減少了約7％。不同數(shù)據(jù)組的結(jié)果與363個潮汐測站的比較表明，數(shù)據(jù)長度的增加有利于分潮振幅誤差的降低，而將兩顆衛(wèi)星Jason-1和Jason-2的數(shù)據(jù)加入分析則使K1和O1的遲角誤差增大了3°左右。本文用理想化實驗分析了造成這種誤差變化的原因。而通過引入

3、M2分潮天體引潮力項以及自負載作用（loading and self-attraction），水動力模型基本模擬出了大洋中M2分潮的潮汐形態(tài)，與273個大洋測站的結(jié)果比較表明，單獨使用水動力模型的精度與世界上主流全球潮汐模型以及衛(wèi)星經(jīng)驗模型的結(jié)果相差較大。但是在中國近海，除了渤黃東海沿岸部分地區(qū)振幅偏小外，結(jié)果較為可信，水動力模型與衛(wèi)星經(jīng)驗模型兩者相比的結(jié)果以及同潮圖的分析也印證了這個結(jié)論。本文在確定兩種模型的精度之后，通過一系列的試驗

4、，完成了逐步訂正以及Nudging方法的同化。兩種同化策略都使模型精度有了較大的提高，其中逐步訂正方法使得M2分潮的振幅模擬精度在大洋和中國近海分別提升了約3cm和4cm，在大洋中的遲角精度也有了6°的提升。Nudging法在中國近海的同化效果與逐步訂正類似，而在大洋中，誤差則要大于逐步訂正的結(jié)果。但是Nudging法的優(yōu)勢在于通過水位的調(diào)整，它可以把同化結(jié)果進一步的反應到潮流上。經(jīng)過同化，水動力模型在大洋中M2分潮振幅和遲角的均方根誤