渤海冰情數(shù)值模擬研究.pdf

1、渤海具有豐富的生物、海港和旅游等資源，擁有巨大的發(fā)展?jié)摿土己玫陌l(fā)展前景。渤海海冰屬于典型的“一年冰”。渤海曾經(jīng)爆發(fā)過多次嚴(yán)重的冰災(zāi)，僅在2009～2010年冬季發(fā)生的海冰災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就有63.18億元。深入研究海冰生消變化規(guī)律，建立能夠高效預(yù)報(bào)海冰的數(shù)值模型，利用模型模擬渤海海冰的凍融情況，對減少冰災(zāi)帶來的損失具有深刻意義。
　　首先，建立海冰數(shù)值模擬的水動(dòng)力模型。將Reynolds方程各項(xiàng)沿水深平均，推導(dǎo)二維淺水方程

2、。以三角形非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格方式為基礎(chǔ)，利用有限體積法離散二維淺水方程，建立計(jì)算模型。利用基于HLL的近似黎曼解求解數(shù)值通量，為了保證方程格式的穩(wěn)定性，利用矩陣向量散度和全隱的方式處理源項(xiàng)。給定初始以及固邊界條件，并將采用調(diào)和分析模式所計(jì)算的潮位作為模型的開邊界條件。利用方形潰壩問題驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并應(yīng)用模型模擬渤海潮流場，將模擬計(jì)算值與實(shí)際觀測值進(jìn)行對比，驗(yàn)證模型在計(jì)算實(shí)際工程問題的精度和模擬能力。
　　其次，在水動(dòng)力模型的

3、基礎(chǔ)上，充分考慮影響海冰生消的熱力學(xué)因素（如太陽輻射、感熱通量、潛熱通量、風(fēng)速以及相對濕度等），建立渤海海冰數(shù)值模型。利用模型分別計(jì)算渤海在輕冰年、重冰年和常冰年的結(jié)冰情況，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。結(jié)果表明輕冰年和常冰年的冰情與實(shí)際觀測資料吻合較好，驗(yàn)證了模型的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。由于氣象數(shù)據(jù)的不足，未能充分研究極端天氣狀況較多的重冰年的結(jié)冰情況，但其計(jì)算結(jié)果也具有一定的指導(dǎo)意義。
　　最后，利用模型對影響海冰生消規(guī)律的熱力學(xué)因