波斯湾潮汐信号垂直剖面与海底耗散机制研究：基于FVCOM模型的风-潮耦合动力学分析

《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》：The Vertical Profiles of the Tidal Constituents and Bed-induced Dissipation of Tidal Signals in the Persian Gulf

这篇研究采用有限体积海洋模型(FVCOM v4.4.1)模拟波斯湾潮汐动力学，通过风-潮耦合与纯潮汐两种强迫配置的对比分析，揭示了半日潮(M2、S2)在霍尔木兹海峡的显著相位跃变与日潮(K1、O1)的垂向衰减特征。研究证实了底地形对潮汐传播的关键影响，为海湾生态系统保护与航运安全提供了科学依据。

　　

Highlight

本研究通过有限体积海洋模型(FVCOM)揭示了波斯湾潮汐信号的独特垂向分布规律：半日潮成分(M₂)在霍尔木兹海峡呈现戏剧性的相位突变，而日潮成分(K₁)则表现出随深度增加的显著衰减，这种差异揭示了不同周期潮汐与海底地形的交互机制。

INTRODUCTION

海洋环流作为地球气候系统的核心驱动器，通过风应力(如信风)、引力(如潮汐)和密度梯度共同作用，在调控温度、输运营养物质方面具有关键作用。波斯湾作为半封闭海域，其独特的潮汐动力学对区域航运和红树林生态系统维持至关重要。

Model Setup

采用非结构化三角网格(9,191个单元)构建的FVCOM 4.4.1模型，空间分辨率从近岸1,200米到深海15,000米梯度变化，精确捕捉了海湾复杂地形的流体动力学特征。

Skill Assessment of the Hydrodynamic Model

模型验证显示：风-潮耦合配置在M1-95m站点的流速模拟中达成0.92的IOA指数，显著优于纯潮汐配置。特别值得注意的是，日潮成分的振幅误差比半日潮高37%，印证了更长周期潮汐对风强迫的敏感性。

Conclusion

研究发现：① 风应力使K₁成分振幅衰减达22%；② M₂成分的相位跃变与海峡地形呈强相关性；③ 季节性温盐分层会强化潮能耗散。这些发现为海湾污染物扩散模型提供了关键参数。