velikost textu

Time-domain modelling of global barotropic ocean tides

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Time-domain modelling of global barotropic ocean tides
Název v češtině:
Modelování globálních barotropních oceánských slapů v časové oblasti
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. David Einšpigel
Školitel:
prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc.
Oponenti:
dr. Roger Haagmans
doc. RNDr. Ctirad Matyska, DrSc.
Id práce:
122893
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra geofyziky (32-KG)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Geofyzika (4F7)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
4. 5. 2017
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Globální oceánské slapy; Rovnice mělké vody; Slapový potenciál; Modelování v časové oblasti; Asimilace dat
Klíčová slova v angličtině:
Global ocean tides; Shallow water equations; Tidal potential; Time-domain modelling; Data assimilation
Abstrakt:
Oceánské slapy se tradičně modelují ve frekvenční oblasti s buzením na vybraných slapových frekvencí. Je to přírozený přístup, nicméně nelinearity oceánské dynamiky nejsou přímo zahrnuty. Alternativou je modelování v časové oblasti s buzením, které je dáno kompletním lunisolárním slapovým potenciálem, tj. všechny slapové frekvence jsou zahrnuty. Tento přístup byl uplatněn v několika oceánských slapových modelech, nicméně stále zůstavá pár problémů k vyřešení, například asimilace satelitních altimetrických dat. V této práci představujeme DEBOT, globální a časový barotropní oceánský slapový model s úplným lunisolárním buzením. DEBOT byl vyvinut „od píky“. Základem modelu jsou rovnice mělké vody, které jsou nově odvozeny v geografických (sférických) souřadnicích. Odvození zahrnuje okrajové podmínky a Reynoldsův tenzor ve fyzikálně konzistentním tvaru. Numerický model je řešen v prostoru metodou konečných diferencí a v čase zobecněným forward-backward schématem. Funkčnost kódu je demonstrována testy na zachování integrálních invariantů. DEBOT má dva módy pro modelování oceánských slapů: DEBOT-h, čistě hydrodynamický mód, a DEBOT-a, asimilační mód. Navrhli jsme asimilační schéma vhodné pro časový model, které představuje alternativu k existujícím frekvenčním technikám, jež jsou používány v ostatních asimilačních modelech oceánských slapů. Přesnost obou módů DEBOTu je vyhodnocena pomocí srovnání s daty z měření mořské hladiny. Testy dokazují, že DEBOT je srovnatelný s moderními globálními modely oceánských slapů pro hlavní slapové frekvence. Navíc, protože DEBOT obsahuje signál všech slapových frekvencí, diskutujeme modelování vedlejších slapů a nelineárních složených slapů, které jsou často opomenuty v ostatních studiích. Náš přístup k modelování může být užitečný v případech, kdy frekvenční přístup není vhodný. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Abstract v angličtině:
Traditionally, ocean tides have been modelled in frequency domain with forcing of selected tidal constituents. It is a natural approach, however, non-linearities of ocean dynamics are implicitly neglected. An alternative approach is time-domain modelling with forcing given by the full lunisolar potential, i.e., all tidal constituents are included. This approach has been applied in several ocean tide models, however, a few challenging tasks still remain to solve, for example, the assimilation of satellite altimetry data. In this thesis, we present DEBOT, a global and time-domain barotropic ocean tide model with the full lunisolar forcing. DEBOT has been developed “from scratch”. The model is based on the shallow water equations which are newly derived in geographical (spherical) coordinates. The derivation includes the boundary conditions and the Reynolds tensor in a physically consistent form. The numerical model employs finite differences in space and a generalized forward-backward scheme in time. The validity of the code is demonstrated by the tests based on integral invariants. DEBOT has two modes for ocean tide modelling: DEBOT-h, a purely hydrodynamical mode, and DEBOT-a, an assimilative mode. We introduce the assimilative scheme applicable in a time-domain model, which is an alternative to existing frequency-domain techniques used in other assimilative ocean tide models. The accuracy of DEBOT in both modes is assessed against tide gauge data through a series of tests. The tests demonstrate that DEBOT is comparable to state-of-the-art global ocean tide models for major tidal constituents. Furthermore, as the signals of all tidal constituents are included in DEBOT, modelling of minor tidal constituents and non-linear compound tides, which are often overlooked in other studies, are also discussed. Our modelling approach can be useful for those applications where the frequency domain approach is not suitable. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. David Einšpigel 35.79 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. David Einšpigel 84 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. David Einšpigel 84 kB
Stáhnout Posudek vedoucího prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc. 48 kB
Stáhnout Posudek oponenta dr. Roger Haagmans 1.22 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Ctirad Matyska, DrSc. 478 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 53 kB