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我们的潮汐和潮汐浪湧模型

完善的技术

Tidetech的模型基于英国Proudman Oceanographic Laboratory多年来开发的二维深度集成潮汐波动模型。 这些模型已用于提供由英国气象局(UK Met Office)运营的英国风暴潮预报服务,包括确定泰晤士河屏障 (Thames Barrier) 的关闭,并已用于许多与风暴潮淹没,潮汐能,幼虫和溢油命运研究,古生物有关的研究项目。 研究和气候变化情景等。

他们解决了经典的浅水动量和连续性方程,以产生深度平均的洋流和相对于平均海平面的海面高度。 该模型在Arakawa C网格上以具有二阶精度的结构化有限差分来表示-假定海面高度和测深法位于像元的中心,而速度在像元侧的中心,如下图所示。
c-grid-1

图 1. Arakawa C-grid

 

尽管可以全球应用该模型,但通常将其应用于区域。 如果在区域应用,则通常采用嵌套配置,其局部区域分辨率可降至100米,并且可以进行适当的测深。 在典型设置中,需要以下信息来计算潮汐应对:

  • 测深法 – 匹配有问题的特定应用
  • 强迫开放边界 – 每个开放边界节点的潮汐高度和潮流

 

Bathymetry_English_Channel

图2. 英吉利海峡 (English Channel) 高分辨率(100米)测深数据

 

如果需要潮汐和风暴潮相互作用,该模型还需要:

  • 气象动力 – 100米风和地面大气压
  • 开放边界动力 –每个开放边界节点的非潮高和洋流

虽然在可能的情况下利用观测值,但是通常气象和开放边界动力来自较大的域模型,并且值到所需的模型域和分辨率。

这些模型整合了随时间变化的潮汐(和风暴潮)。 通常从静止状态(即是高度和电流设置为零)开始,或者从预定义状态开始,开放边界输入(和地面气象动力,但请注意以下内容)在每个模型时间步更新,并且相邻的模型单元对此进行回应,更改电流和高度,以确保全体积。 然后,这些模型单元旁边的模型单元以类似的方式响应。 这样,开放边界强制在整个模型域中传播。 经过一段适当的时间(通常为几天)后,每个模型单元均与其邻居达到平衡,并且该模型被视为处于动态平衡状态。 通常,一旦达到这种平衡,就应用表面气象动力,以避免由于突然的冲击动力而引起不稳定的可能性。

下面的示例显示了潮汐模型在新加坡海峡地区的应用。 模型的开放边界设置得离感兴趣的区域(马六甲和新加坡海峡)足够远,因此可以确定已经实现了动态平衡。

Malacca and Singapore Strait Tidal Currents

图3.  马六甲和新加坡海峡(Malacca and Singapore Straits)潮汐模型。

在每个节点(相距约900米)处计算潮高和洋流,每个节点对周围的节点进行响应。 下图显示了接近最大洪水潮的时间快照,洋流(红色)为2节。

圖4.新加坡海峽的潮流

由于潮汐的性质,即对月球和太阳的引力的回应,因此可以在过去或将Singapore Strait Tidal Currents来的任何时间计算潮汐,前提是对测深法或海岸线的变化没有明显影响。 如果发生重大变化,例如由于主要的挖泥或新的岛屿形成,则需要寻找新的测深仪和海岸线,并重新计算对这些变化的回应。

示例: Tidetech的英吉利海峡模式 (English Channel)

English Channel Model - Tidetech

 

Tidetech通过我们的API和Web Map Tiles服务提供潮汐模型输出,作为预报或后播(历史)数据。

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