0 引言

沿海海洋作为与人类交互最频繁的海域,洋流的变化对海洋渔业、航运、污染、军事等问题产生重要影响[1]。在海洋中部署drifter是常用的洋流监测手段,其精度高,但人力、物力、财力耗费大,利用海洋模型代替drifter监测是将来的发展趋势。目前采用的是drifter监测与模型监测相结合的手段,依靠drifter监测的真实洋流验证模型模拟洋流的精度,进而使用模型模拟粒子轨迹监测洋流变化。最近几年,一些研究者又提出了drifter数据可用以同化海洋模型[2-3],以提高模型的洋流模拟精度。在GLOBEC实验中,Lynch等人建议将drifter监测的实际漂流轨迹和海洋模型模拟轨迹之间的分离率(drifter监测轨迹与模型模拟轨迹间距离与时间的比值)作为模型误差的度量[4]。K. P. Edwards等提出一种算法修复了风压与drifter滑动造成的误差,使得某些特定地区模型的分离率从2.6 km/day减小为1.4 km/day[5]。张倩然使用风速数据与drifter实测洋流轨迹数据对FVCOM模型的添加了风应力系数的改正[6]。Yizhen Li采用格网划分的方法将Gulf of Maine划分为0.5°×0.5°的格网,比较了在同一时刻与位置每个格网中drifter监测的平均洋流流动与ROMS模型模拟的平均洋流流动[7]。在本文中,为解决美国东海岸海洋监测中模型的选取问题,使用2004至2010年部署在美国东海岸地区1m 与15m的drifter对FVCOM与ROMS模型洋流模拟精度进行验证,除使用分离率外,使用距离比作为第二个精度指标,其定义为drifter轨迹点与模型模拟轨迹点之间距离与drifter漂流轨迹的比值,最后经比较得出ROMS海洋在洋流模拟中精度高于FVCOM海洋模型。

1 海洋模型以及浮标介绍

1.1 海洋模型

FVCOM (The Unstructured Grid Finite Volume Community Ocean Model)是由UMASSD-WHOI联合努力开发的预测、非结构化网格、有限体积、自由表面、3-D原始方程沿海海洋环流模型。该模型由动量、连续性、温度、盐度和密度方程组成,并在物理和数学上使用湍流闭合子模型闭合。水平网格由非结构化三角形单元组成,不规则底部使用广义地形跟随坐标进行预测。除了非结构化网格提供的拓扑灵活性和编码结构的简单性之外,FVCOM准确地解决标量守恒方程的能力使得FVCOM非常适合许多沿海和跨学科的科学应用[8]。

目前FVCOM模型经历了5个版本。第一代海洋模型主要针对快速计算设计,水平格网的分辨率从近海岸到乔治银行海域1-15 km不等,垂直域被分为31层;第二代海洋模型在第一代海洋模型的基础上进行了修正,增加了部分海域,水平格网分辨率0.3-15 km;第三代FVCOM海洋模型主要对海洋动态预测进行了开发,水平格网分辨率从0.02-15km不等,引潮力和海潮得到考虑。垂直域升级为45层[9]。第四代与带五代模型尚未公开应用,本文中使用的是第三代FVCOM模型(GOM3格网),所使用的数据格式为hourly数据。

4种沉水植物种植方式的试验样方设置见表1，即分别在N1、N4、N7、S1样方进行播种法种植，在N2、N5、N8、S2样方进行移植法种植，在N3、N6、N9、S3样方进行扦插法种植。用播种法种植时，均以20颗/m2的密度均匀播撒休眠芽和种子。用移植法种植时，均选择株高30 cm左右的植株，苦草和黑藻用底泥包裹根部成锥形直接种至样方，金鱼藻和狐尾藻用底泥包裹根部成锥形后再用无纺布包裹，密度均为10株/m2；用扦插法种植时，均选择株高30 cm左右的植株，直接插入底泥中约5 cm，密度均为10株/m2。试验时间为2017年4—9月。

ROMS (Regional Ocean Modeling System)模型是由美国罗格斯大学海洋与海岸科学研究所与加利福尼亚大学洛杉矶分校两校共同研究开发的[10],是一个三维自由表面非线性原始方程式近海区域模型[11],被广泛地应用于从沿海和河口到海洋盆地等范围[12]。ROMS的功能包括海冰模块、水动力模块、泥沙模块、生态模块和数据同化模块[13]。根据应用海域的不同,ROMS海洋模型被划分为不同的版本。其中应用比较多的版本为ROMS ESPRESSO 与GOMOFS-ROMS,ROMS ESPRESSO覆盖Cape Cod Bay以南,Onslow Bay 以北的海域。GOMOFS-ROMS主要覆盖Gulf of Maine海域,格网间距离相等(约为2 km×4 km),垂直域被划分为36层,所选用的数据格式为hourly数据。本文使用的ROMS模型为GOMOFS-ROMS。

1.2 drifter介绍

最近10年广泛使用的drifter有两种,第一种是“drogued”drifter,圆柱形筒袜状,通常部署在海平面15 m以下,是一种深海drifter,由环行支撑材料与坚硬的布质材料构成,上部有一个直径0.3-0.4 m的悬浮球,用细线与其相连,整体大小为5 m×0.6 m[1]。第二种drifter通常部署于海洋表面,是一种surface drifter,其类似于20世纪八十年代初由Russ Davis为Coastal Ocean Dynamics Experiment 开发的“Davis-style” or “CODE”浮标[14],它拥有四扇叶片,每扇叶片的长宽都是48cm和91cm[6]。drifter在结构上大体分为水上和水下两部分,水上部分安装有追踪器,用于追踪drifter的地理位置,追踪器接收到卫星发射的信号确定其地理位置后,将经纬度信息发送给卫星,由卫星发回地面接收站[15],整个过程大概2分钟,每隔1小时或两个小时重复一次,对于跨洋漂流的drifter,间隔时间更长。

2 研究方法

drifter监测洋流与模型模拟的洋流如图1所示,图1(d)为所使用的全部的drifter(1m 和15m),图1(a)是drifter监测的真实洋流,图1(b)是与drifter相应时刻与位置的FVCOM模型模拟的洋流,图1(c)为相应时刻与位置ROMS模型模拟的洋流。经比较可看出相比于FVCOM模型,ROMS模型与drifter监测洋流更相近,FVCOM模型模拟的洋流只有在东部近海岸与真实洋流相近。

[Dmin,D1],…,[Dk,Dk+1],…,[Dn-1,Dmax]

(1)

其次，在制定和修订环节还需要考虑企业外部因素，尤其是政策改变和社会责任。中小企业数量众多，在当前人民的生产生活中的地位越来越高。管理制度是统管企业运行的总规则，要在制度中体现社会责任的内容，提高员工的社会责任感和社会意识。

(2)

图2为轨迹对比15天后,FVCOM与ROMS的距离差与距离比的密度分布,对比其可发现ROMS模型在15天后的距离差集中分布于50 km左右,转化为分离率为3.3km/d,FVCOM模型集中分布于70 km左右,其分离率为4.7km/d;从距离比的比较中可发现ROMS集中分布于0.1左右,FVCOM模型集中分布于0.2左右。ROMS模型的精度明显优于FVCOM模型。

n=(Dmax-Dmin)/S

3 实验结果与结论

本文所使用的drifter数据是由(National Oceanic and Atmospheric Administration)NOAA所提供,选用2004至2010年部署于美国东海岸地区(71°WDmax,Dmin,DRmax,DRmin表示。每间隔S=6 km将区间[Dmin,Dmax]划分为n个小区间:

图1 Drifter监测洋流与模型模拟洋流

图2 ROMS与FVCOM分离差与距离比的密度分布图

公式(2)为其关系式,统计落入各区间的距离差个数以Nk(k=1,2,…,k,k+1,…,n-1,n)表示。进而绘制距离差密度分布图。距离比每隔0.02进行相似的划分,统计各区间数量绘制密度分布图。

通过FVCOM与ROMS海洋模型的模拟洋流能力的对比,发现ROMS海洋模型的模拟洋流精度高于FVCOM。相比于FVCOM,ROMS具有更高的精度与稳定性,更适合于沿海海洋洋流监测的应用。

目前国内农业需求冷清；工业方面，复合肥企业和胶板对尿素需求低迷，经销商观望为主。出口方面，国际市场仍有尿素需求，但价格开始回落，国内尿素出口机会减少。供给方面，尿素开工率略微下跌，企业有意降价拉动国内需求。综上预计，近期尿素价格或将有所下跌，需关注国际市场和国内冬储情况。

4 结束语

本文使用drifter监测洋流,验证了FVCOM与ROMS在海洋表层的洋流模拟精度,得出FVCOM精度低于ROMS,ROMS更适合沿海应用。未来需要针对FVCOM海洋模型的不足,选取合适的方法,将drifter监测洋流数据同化如FVCOM,用以提高FVCOM洋流模拟精度。

将车组与车次按顺序进行匹配。首先根据步骤(2)与步骤(3)对车组号及车次进行排序，然后按照排名先后进行匹配。尽量安排日均走行里程小的车组去担任里程数大的车次，但由于股道约束、车组停放位置等因素的影响，车组与车次往往无法实现最佳匹配。

参考文献

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