海洋潮汐：中国近海精密模型

随着各种基础数据的累积、同化技术的发展与计算能力的提高，潮汐模型的分辨率与精度也在逐步提高。在水深大于1000m的大洋，全球潮汐模型间的差异很小，精度都达到2～3cm。但在浅水海域，因水深数据与摩擦系数等的误差对模型构建的影响明显大于深水海域，全球潮汐模型的精度明显低于深水海域。中国近海为典型的陆架海(东海、黄海和渤海)或半封闭海(南海)，是潮能的摩擦耗散区，半日和全日潮族都存在多个无潮点，潮汐变化十分复杂，是全球潮汐模型误差较大的区域。

以笔者构建的中国近海及邻近海域精密潮汐模型为例，模型的范围为3°N～41°N，105°E～127°E，网格分辨率为1′×1′，包含了常用的13个主要分潮(如表3.1所示)。潮波数值模拟是基于POM(Princeton Ocean Model)模式，是一种开源的流体动力学解决方案。以POM模式为基础，采用并实现了blending同化技术，同化的潮汐信息包括:①沿岸验潮站实测水位数据的调和分析结果，其中实测水位数据时长达一年以上的长期站为106个，一个月以上的中期站为130个，共计236个站点；②T/P与Jason-1卫星测高的原始轨道与交错轨道等两个运行轨道下的沿迹潮汐分析成果。图5.18为模型范围内的卫星测高沿迹点与验潮站分布，其中▲为长期站，●为中期站。(许军，等，2019)

图5.18　模型范围内的卫星测高沿迹点与验潮站分布

由流体动力学方程以及同化技术模拟出各网格点处的水位升降变化，潮汐分析获得各网格点处的调和常数，组合成网格化的调和常数数据集。一般以潮波图的形式展示主要分潮调和常数的空间分布，潮波图为某个分潮的振幅等值线与迟角等值线，其中迟角等值线也称为同潮时线，表示该分潮在迟角等值线上的相位一致。图5.19、图5.20为K1分潮的潮波图，图5.21、图5.22为M2分潮的潮波图，实线为等振幅线，单位为厘米；虚线为同潮时线，迟角采用东8区，单位为度(许军，等，2019)。

图5.19　K1分潮潮波图(一)(www.xing528.com)

图5.20　K1分潮潮波图(二)

图5.21　M2分潮潮波图(一)

图5.22　M2分潮潮波图(二)

对于其他的全日分潮、半日分潮，潮波图中的等值线分布趋势分别与K1分潮、M2分潮相似，只是量值不同。由图5.19至图5.22可知，中国沿海的潮汐分布十分复杂，全日分潮与半日分潮都存在多个无潮点，因此，构建高分辨率、高精度并能达到实用化要求的精密潮汐模型是项具有挑战性的工作。目前，该精密潮汐模型已应用于沿海水深测量工程，达到了实用化要求。