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我們的潮汐和潮汐浪湧模型

完善的技術

Tidetech的模型基於英國Proudman Oceanographic Laboratory多年來開發的二維深度集成潮汐波動模型。這些模型已應用於由英國氣象局(UK Met Office)運營的英國風暴潮預報服務,包括確定泰晤士河屏障 (Thames Barrier) 的關閉。還有應用於許多與風暴潮淹沒,潮汐能,幼蟲和溢油命運研究,古生物有關的研究項目,研究和氣候變化情景等。

他們解決了經典的淺水動量和連續性方程,以產生深度平均的洋流和相對於平均海平面的海面高度。該模型在Arakawa C網格上以具有二階精度的結構化有限差分來表示-假定海面高度和測深法位於像元的中心,而速度在像元側的中心,如下圖所示。
c-grid-1

圖1 Arakawa C-grid

 

儘管可以全球應用該模型,但通常將其應用於區域。如果在區域應用,則通常採用嵌套配置,其局部區域分辨率可降至100米,並且可以進行適當的測深。在典型設置中,需要以下信息來計算潮汐應對:

  • 測深法–匹配有問題的特定應
  • 開放邊界動力–每個開放邊界節點的潮汐高度和潮流

 

Bathymetry_English_Channel

圖2:英吉利海峽 (English Channel) 高分辨率(100米)測深數據 

 

如果需要潮汐和風暴潮相互作用,該模型還需要:

  • 氣象動力– 10米風和地面大氣壓

  • 開放邊界動力–每個開放邊界節點的非潮高和洋流

雖然在可能的情況下利用觀測值,但是通常氣象和開放邊界動力來自較大的域模型,並且被插值到所需的模型域和分辨率。

這些模型整合了隨時間變化的潮汐(和風暴潮)。通常從靜止狀態(即是高度和電流設置為零)開始,或者從預定義狀態開始,開放邊界輸入(和地面氣象動力,但請注意以下內容)在每個模型時間步更新,並且相鄰的模型單元對此進行回應,更改電流和高度,以確保全體積。然後,這些模型單元旁邊的模型單元以類似的方式回應。這樣,開放邊界強制在整個模型域中傳播。經過一段適當的時間(通常為幾天)後,每個模型單元均與其鄰居達到平衡,並且該模型被視為處於動態平衡狀態。通常,一旦達到這種平衡,就應用表面氣象動力,以避免由於突然的衝擊動力而引起不穩定的可能性。


下面的示例顯示了潮汐模型在新加坡海峽 (Singapore Straits) 地區的應用。模型的開放邊界設置得離感興趣的區域(馬六甲和新加坡海峽 Malacca and Singapore Straits)足夠遠,因此可以確定已經實現了動態平衡。

Malacca and Singapore Strait Tidal Currents

圖3.馬六甲和新加坡海峽 (Malacca and Singapore Straits) 潮汐模型 

在每個節點(相距約900米)處計算潮高和洋流,每個節點對周圍的節點進行回應。下圖顯示了接近最大洪水潮的時間快照,洋流(紅色)為2節。

Singapore Strait Tidal Currents圖4.新加坡海峽 (Singapore Straits) 潮流
 

由於潮汐的性質,即對月球和太陽的引力的回應,因此可以在過去或將來的任何時間計算潮汐,前提是對測深法或海岸線的變化沒有明顯影響。如果發生重大變化,例如由於主要的挖泥或新的島嶼形成,則需要尋找新的測深儀和海岸線,並重新計算對這些變化的回應。

示例: Tidetech的英吉利海峽模式 (English Channel)

English Channel Model - Tidetech

 

Tidetech通過我們的API和Web Map Tiles服務提供潮汐模型輸出,作為預報或後播(歷史)數據

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