海洋潮汐研究近代发展

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动量方程 (水平方向)
连续方程 (垂直方向)
(3) Doodson’s number (1921) -潮汐频率
k (t) A Bs Ch Dp EN 'Fps
海洋海潮
海洋海潮 (建模）
(i) 调和分析 (Harmonic Analysis)
国际科研 (论文)
Accuracy (准确) Tide Gauge (验潮站)+ GPS+重力仪:
Pelagic (深海): 0.9 – 1.4 cm (1.2 cm)
Shelf (浅海): 5.0 – 7.2 cm (6.5 cm)
Coastal (沿海): 6.5 –18.1 cm (16 cm)
Arctic (北极):5.7 – 8.8 cm (7.5 cm)
Antarctica (南极) – GPS+重力仪: 4.9 –10.2 cm (8.5 cm)
国际科研 (论文)
Deep Ocean
Coastal Ocean
为什么在沿海地区存在大的差距？
没有测高数据，近海岸数据 被 “土地污 染”.
飓风
GPS
村落
验潮站
气候变化/ 人为变暖
加快海平面上升
红树林
沉降 （泥沙负荷，构 造及地下水的使
用）
海岸侵蚀 盐水入侵
沉淀
海洋海潮
Ray (1999)
DGFI Report 79
Yuan et al., 2009
海潮负荷 -应用
海潮负荷 -应用
国际科研 (论文)
Stammer, D., R.D. Ray, O.B. Anderson, B.K. Arbic, W. Bosch, L. Carrere, Y. Cheng, D.S. Chinn, B.D. Dushaw, G.D. Egbert, S.Y. Erofeeva, H.S. Fok, J.A.M. Green, S. Griffiths, M.A. King, F.G. Lemoine, S.B. Luthcke, F. Lyard, J. Morison, M. Muller, L. Padman, J.G. Richman, J.F. Shriver, C.K. Shum, E. Taguchi, Y. Yi (2014),
[海洋海潮基础理论] - 重点
(1) 达尔文 (Darwin (1883)) -调和分析法
(, ,t) H k (, ) cos[k (t) k Gk (, )]
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(2) Laplace (1775) -动态潮汐方程 (Hydrodynamic)
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单位: cm
国际科研 (论文)
模型准确度 (Accuracy) 流速仪(Current Meter): 所有模型都不好.
原因?
GOT4.8模型似乎数据拟合较好. 阅读 Ray, Inversion of oceanic tidal current from measured elevations, J. Mar. Syst., 28, 1-8, 2001 .
国际科研 (论文)
为什么正演模拟精度较差? 解释:海底地形和水深做得不好，因为正演需要这2个资料 作输入. 初始边界条件：验潮调和常数不足(因深海观测太少). 结论：现今正演模拟与Schwiderski (1980, 1981)精度相 同,换言之,正演模拟在过去的30年没有改善！
国际科研 (论文)
Reviews Accuracy assessment of global ocean tide models, of Geophysics, [SCI journal] (IF =10.40)
国际科研 (论文)
利用大地测量和海洋实测,评估全球海潮模型. 卫星(测高,相对重力,激光测距(SLR)) 重力仪 GPS 海潮流实测 验潮站(深海,浅海,沿岸)
(, ,t) H k (, ) cos[k (t) k Gk (, )]
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(ii) 响应分析 (Response Analysis)
(, ,t) Re 2 c2*m (t) * w2m (, ,t)
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(iii) Laplace (1775) – 分为纯建模和同化建模
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什么是地球潮汐？
现有: 地球潮汐（海洋 -> 海潮负荷 -> 固体）
地球自转
大气
引力
热量
地球 海洋
月球/太阳
什么是地球潮汐？[基础理论] -引潮位和种属
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什么是地球潮汐？[基础理论] -引潮位和种属
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海洋海潮 (1) 海洋海潮 (幅度范围4 - 200厘米）
空中LIDAR
(DEM与沉降)
InSAR
(沉降)
GRACE
雷达测高
(海平面，水储量变化) （海平面和潮汐等）
沉淀/洪水
城市
灰岩
地下水
大地测量技术
如何进一步提高海洋潮汐建模 考虑地心(geocenter)变化 [Desai and Ray, GRL, 2014] 潜在的潮汐季节性 [气候变化？] Ray, 2006 (验潮站观测); Kagan et al., 2008; Muller et al., 2012, 2014 (正演模 建模M2); Fok et al., 2013 (测高反演建模)
长周期
周日
半日
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(1
3来自百度文库
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理论起源：
[基础理论] - 重点
(1)牛顿均衡理论[力] (Newton equilibrium theory)
(1600s) (2)纽康的太阳能理论 (Newcomb’s solar theory) (1895年) (3)布朗的月球理论 (Brown’s lunar theory) (1905年)
国际科研 (论文)
模型准确度 (Accuracy) 卫星觀測 (Satellite: 测高(Altimetry)：海潮模型精度相同。純建模(動力法) 和1980年的SCHWIDERSKI 模型精度一致. 重力卫星(GRACE):在北极和南极地区差异更大. SLR: 差异在于土地/冰/海洋分类
海潮模型FRIS分歧 (M2)