Abstract A coastal ocean model is presented, adapting the unstructured C-grid discretisation (Ringler et al., 2010) employed in the MPAS (Model for Prediction Across Scales) global ocean model for use in an existing structured coastal modelling framework. Specifically, the discretisation of momentum advection, horizontal viscosity, Coriolis and continuity due to Ringler et al. are used; remaining terms are adapted from their equivalent formulations on structured meshes. The new model operates on an unstructured variant of the Arakawa C-grid, whereby normal velocity components are staggered at the edges of Voronoi cells, with fluid height and tracer variables located at cell centres. In contrast to equivalent C-grid formulations on triangular meshes, there is no requirement to suppress spurious numerical modes associated with the horizontal divergence operator, alleviating a significant difficulty often associated with unstructured C-grid models. Additional attention was required to make the new model applicable to coastal configurations, vis. open boundaries, wetting and drying and inline meshing capabilities. Extensions of existing high-order tracer advection schemes were also implemented to operate on Voronoi-type meshes. The model was tested in a realistic application (a flood event in a complex coastal embayment) subject to full forcing which exercised these unstructured numerics. Model solutions compared favourably to observations collected from a Slocum glider, tide gauge and sub-surface mooring.

中文翻译：

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使用 Voronoi 网格和 C 网格交错的沿海非结构化模型

摘要 提出了一种沿海海洋模型，它采用了 MPAS（跨尺度预测模型）全球海洋模型中采用的非结构化 C 网格离散化（Ringler 等人，2010 年），用于现有的结构化沿海建模框架。具体来说，动量平流、水平粘度、科里奥利和连续性的离散化是由 Ringler 等人提出的。被使用；其余项改编自它们在结构化网格上的等效公式。新模型在 Arakawa C 网格的非结构化变体上运行，其中法向速度分量在 Voronoi 单元的边缘交错，流体高度和示踪变量位于单元中心。与三角形网格上的等效 C 网格公式相比，不需要抑制与水平发散算子相关的虚假数值模式，减轻了通常与非结构化 C 网格模型相关的重大困难。需要额外注意使新模型适用于沿海配置，vis。开放边界、润湿和干燥以及内联网格划分功能。现有高阶示踪平流方案的扩展也被实施以在 Voronoi 型网格上运行。该模型在实际应用（复杂沿海海湾中的洪水事件）中进行了测试，该应用受到完全强制的影响，该应用使用了这些非结构化数值。模型解决方案与从 Slocum 滑翔机、潮汐测量仪和水下系泊设备收集的观测结果相比具有优势。减轻通常与非结构化 C 网格模型相关的重大困难。需要额外注意使新模型适用于沿海配置，vis。开放边界、润湿和干燥以及内联网格划分功能。现有高阶示踪平流方案的扩展也被实施以在 Voronoi 型网格上运行。该模型在实际应用（复杂沿海海湾中的洪水事件）中进行了测试，该应用受到完全强制的影响，该应用使用了这些非结构化数值。模型解决方案与从 Slocum 滑翔机、潮汐测量仪和水下系泊设备收集的观测结果相比具有优势。减轻通常与非结构化 C 网格模型相关的重大困难。需要额外注意使新模型适用于沿海配置，vis。开放边界、润湿和干燥以及内联网格划分功能。现有高阶示踪平流方案的扩展也被实施以在 Voronoi 型网格上运行。该模型在实际应用（复杂沿海海湾中的洪水事件）中进行了测试，该应用受到完全强制的影响，该应用使用了这些非结构化数值。模型解决方案与从 Slocum 滑翔机、潮汐测量仪和水下系泊设备收集的观测结果相比具有优势。现有高阶示踪平流方案的扩展也被实施以在 Voronoi 型网格上运行。该模型在实际应用（复杂沿海海湾中的洪水事件）中进行了测试，该应用受到完全强制的影响，该应用使用了这些非结构化数值。模型解决方案与从 Slocum 滑翔机、潮汐测量仪和水下系泊设备收集的观测结果相比具有优势。现有高阶示踪平流方案的扩展也被实施以在 Voronoi 型网格上运行。该模型在实际应用（复杂沿海海湾中的洪水事件）中进行了测试，该应用受到完全强制的影响，该应用使用了这些非结构化数值。模型解决方案与从 Slocum 滑翔机、潮汐测量仪和水下系泊设备收集的观测结果相比具有优势。