新垂直网格系统於台湾海域作业化海流模式之发展与应用-气象科技研究.PDF

新垂直網格系統於台灣海域作業化海流模式之發展與應用 1 2 1 3 3 3 尤皓正 張應龍 于嘉順 陳琬婷 朱啟豪 滕春慈 1 2 3 國立中山大學海洋環境及工程系 維吉尼亞海洋科學研究所(VIMS) 中央氣象局海象測報中心 摘 要 垂直網格系統及設定對於海流模式一直為相當重要之課題，針對非結構性網格模式 而言，其模擬尺度常由外海數十公里至近岸之數百公尺，為克服在不同尺度下傳統垂直 網格設定在不同深度所造成之壓力梯度不平衡，發展了新垂直網格系統，LSC2(Localized Sigma Coordinates with Shaved Cell) ，並應用於台灣海域作業化海流模式，此網格系統允許各 計算節點擁有各自之垂直網格，使得垂直網格於水平方向保有合理的平滑，消除了垂直 網格於格點間之不連續性。藉由台灣海域作業化海流模式之應用，並比較原有垂直格點 系統之結果，新垂直網格系統在保有同等的計算效率下，可得到更佳之計算結果。 關鍵字： 2 、 、海流循環、密度 LSC SELFE 在真實的海洋中，水平與垂直的維度是緊密結合的， 一、前言 然而，水平與垂直網格系統兩者間之關係則較少討論，原因 為大部分之海洋模式為結構型網格 ，此類網 (structured grids) 格對於水平解析度提供了部分的彈性，同時，此類模式發展 垂直網格系統對於海流模式的設計與與計算結果長久 了的不同方法來部分減緩垂直網格可能造成之問題，例如， 以來一直為相當重要之課題，大致可分為種主要的類型， 3 最常見的方法為利用地形的平滑化(smooth)來減少在隨地 等深垂直網格 ，常以網格稱呼；隨地 (Bryan 1969; Cox 1984) Z 形劃分之垂直網格上可能造成之偽流(Mellor et al. 1994) ，這 形劃分之垂直網格 ，如 、垂 (Siddorn and Furner, 2013) sigma S 樣的方法改變了原始地形，並造成潮汐相位的改變及其他細 直網格等(Bleck and Chassignet 1994) ；等密度或等壓力垂直 部之特性，因此並不理想。 網格。每種網格皆有其優缺點 ，與等 (Song and Hou 2006) Z 為解析小尺度之物理過程、或探討淺水區域之水動力 密度垂直網格自然地平衡了等密度面與海洋水層的穩定狀 現象，