海州湾湾顶浅海区ADCP测流中垂向流速分量分析

根据2012年6月在海州湾湾顶浅海区利用ADCP定点测流以及CTD等观测资料,采用经验模态分解(EMD)和Hilbert变换方法,对该海区海流的垂向流速分量及其影响因素进行了分析,研究了垂向流速分量的频率结构及其随时间的变化。结果表明,海州湾湾顶浅海区垂向流速分量变化不规则,以团块状分布为主。经验模态分解显示垂向流速分量存在不同的模态,各模态对整个波动的贡献差异明显,其中心频率构成具有垂向变频特征。垂向流速分量与水平流速分量在低频模态和趋势项具有较好的相关性,表明垂向流速分量与水平流速分量具有一定的联系。     

南海中部深水海盆的潮流垂直结构

南海季风实验(SCSMEX)期间,由台湾大学在南海中部深海盆投放了3个定点ATLAS浮标,用来观测长时间序列的水温、海流和气象数据。利用调和分析和EOF方法对1998年10月至1999年4月3个站点近6个月的流速观测资料进行分析,研究了观测海区的潮流空间结构特征。调和分析结果表明,该海区以全日潮流为主,潮流椭圆随深度旋转,且潮流以顺时针旋转为主,潮流振幅存在显著的垂向变化。对实测海流进行10~30 h的带通滤波保留潮周期部分,滤波后的潮流进行EOF分解得到潮流存在不同的垂向模态,证明南海深水海盆潮流具有较强的斜压性。     

南海北部陆架海域内潮特征的观测研究

利用2014年南海东沙岛西北部海域70余天的流速剖面高频观测资料,研究分析了该海区正压潮、内潮的时空分布特征。结果表明,观测海区正压潮流以O_1,K_1,M_2,S_2为主;斜压潮流中,除四大分潮之外,MU_2与2Q_1分潮能量也较强;内潮的主轴方向基本沿东南-西北方向,近似与局地等深线垂直。全日内潮的锁相部分占全日内潮能量的17.5%,而半日内潮的锁相部分占半日内潮能量的30%;进一步研究发现半日内潮主要由第一模态主导,而全日内潮第二模态占比50%,约为其第一模态能量的两倍;内潮模态能量占比显示出显著的大小潮调制的半月周期。对比不同垂向模态计算方法发现,当流速观测深度有限时,利用全水深温盐资料计算观测范围内流速垂向模态是更为准确的方式。     

夏季长江口外东海海域实测海流资料分析

根据2009年8,9月间长江口外海域C1,B1 2个站位的短期连续ADCP实测资料,采用调和分析、EOF分解、功率谱分析以及频率统计等方法,分析了该海域海流随时间的变化趋势和空间的结构特征。结果表明,2个站位流速在观测期间愈来愈强,准定常流动均是南向流动占优。长江口外海域M2为主要分潮,属于正规半日潮,各层潮流呈现出旋转流性质,旋转方向为顺时针占优。2个站位潮流的U,V分量均为第一模态主导,其垂向模态基本一致,体现了潮流的正压特征,2个站位的斜压性均不明显。海流的流速、流向频率统计显示两站均在SSE,S,SSW方向的频率最大。     

蒙特利湾底层潮流特征分析

利用多种分析方法对2011年4月至2011年10月蒙特利湾的1个站点近半年的底层流速观测资料进行分析。潮流谱分析结果表明,半日潮流(M_2和S_2)和全日潮流(K_1和O_1)在该地区潮流中占主导地位。调和分析结果表明,潮流椭圆随深度旋转,且以顺时针旋转为主,潮流振幅存在显著的垂向变化。2个主要半日分潮M2和S2的垂直结构相似,表明该地区的主要潮流是正压的。4个主要分潮随深度变化的主要特征袁明这地区的潮流受下边界层的影响。基于EOF分解的东向和北向潮流的不同垂向模态中,零阶模态的方差贡献至少为85%,斜压模态的方差贡献很小,这进一步揭示了该地区的潮流有很强的正压性。     

一个典型南海北部第二模态内孤立波的观测分析

第二模态内孤立波在海洋中极少被观测到。本文基于潜标高时空分辨率观测数据,对南海北部陆架区的一个典型第二模态内孤立波进行了分析。结果表明,该第二模态内孤立波的流核出现在135 m深度处,其最大水平流速为0.66 m/s,传播方向为西偏北58°。沿传播方向的内孤立波流速分布在80～170 m的深度范围内,而与传播方向相反的逆流出现在海表和海底附近。垂向模态分析表明,该第二模态内孤立波水平流速的垂向结构与理论结果吻合良好。能量计算结果显示其动能密度的垂向积分可达14 kJ/m2,而波峰线方向单位长度上的动能估算值为5.98 MJ/m。尽管该第二模态内孤立波的动能比陆架区第一模态内孤立波小1个量级,但其高达0.045 s-1的流速垂向剪切约为典型第一模态内孤立波的2倍,表明其导致的混合可能更强。     

辽东湾近海波流作用下的泥沙浓度特征分析研究

海岸和河口地区是波浪和潮流相互作用最复杂的区域,在潮流和波浪作用下,该区域泥沙运动是当下的研究热点,也是难点。为探究波浪和潮流共同作用下的泥沙悬浊度的分布情况,本文采用辽东湾近海区域实测水文及泥沙悬浊度数据,进行波流作用下的泥沙浓度特征分析研究。分析显示:观测期间,潮流呈现半日潮性质,呈现东北-西南走向,涨潮流流速略大于落潮流流速;观测期间波浪以西南向波浪为主;泥沙浓度与垂向水深呈正比关系,且与流速相关性较好,而与波高、波浪周期相关性较差;利用窦国仁公式对辽东湾近岸泥沙浓度与动力条件关系进行拟合分析,得到α、β分别为0.0045和0.00037,相关系数γ=0.76。     

相同尺度地形与背景流共振生成内孤立波机制

为研究内孤立波的地形和背景流共振机制,用地形和背景流共振机制计算了3个潜标观测的内孤立波(不同模态、不同波长)的流速和传播速度,并与观测到的内孤立波进行比较。潜标观测的第一模态内孤立波(波长分别为6.4和3.3km)都是下凹型内孤立波,2个内孤立波的传播速度约为1.4m/s、最大振幅约为48m,水平流向结构都是上层西北向、下层东南向,波长3.3km 的内孤立波波峰前后有更明显的下降流和上升流。用共振机制计算出的第一模态和第二模态纬向流速的垂向结构与观测相同,最大纬向流速出现的深度与观测一致,分别相差5和12m。用共振机制计算出的内孤立波传播速度与用 KdV 方程计算的传播速度相当,共振机制计算波速为0.66~1.21m/s,KdV 方程计算波速为0.79~1.40m/s。     

黄河口附近海域潮流特征分析

黄河口作为我国重要的河口区域,研究其潮流特征对河口海域工程建设及环境保护具有重要意义。本文利用黄河口大潮期6个站位25 h连续潮流观测结果,采用准调和分析及数据统计方法,研究了该区域观测期间的潮流特征：观测期间,各站流速流向差异性较大,平均涨潮流历时大于平均落潮流历时。调和分析结果可知,半日潮流为该区的潮流性质,并且多数的站为往复流,该区所受浅水分潮流的影响较低。0～3 cm/s为各观测站的主要余流流速区间,S—SSW向为余流主向;各站位的流速在垂向上基本呈现出逐渐减小的态势。     

江苏盐城近岸海域水动力特征

通过2018年对江苏盐城近岸海域(射阳港至大丰港之间)布设的4个测流站位夏冬两季连续25 h海流、悬沙浓度的观测资料,对该地区的水动力特征进行了初步分析,结果表明:新洋港到四卯酉河口沿岸的潮流主轴的方向基本与等深线走向一致,呈现明显的往复流特征,射阳港附近站位(JS-YWPY01站)涨潮流以SW向为主,落潮流以NNE向为主;JSYWPY02、JS-YWPY03和JS-YWPY04 3站涨潮流均以SE向为主,落潮流均以NW向为主,JS-YWPY03站和JS-YWPY04站涨潮流流速大于落潮流流速;25 h内出现2次涨落潮,落潮历时大于涨潮历时,而涨潮流速大于落潮流速,最大流速一般发生在中潮位时刻,最小流速均发生在高潮或低潮时刻,测区一带潮汐属于正规半日潮,潮流在观测周期内呈现显著的变化特征。     

南麂岛附近海域潮汐和潮流的特征

以2008年冬季在浙江近海南麂岛附近投放的4个底锚系观测的水位和流速资料为依据,分析了潮汐和潮流特征。水位谱分析结果显示半日分潮最显著,全日分潮其次;近岸的浅水分潮比离岸大。水位调和分析结果表明:潮汐类型均为正规半日潮,近岸处的平均潮差大于3m,最大可能潮差大于6m,潮汐呈现出显著的低潮日不等和回归潮特征。流速谱分析结果显示半日分潮流最强,全日分潮流其次,且比半日分潮流小得多;近岸浅水分潮流比远离岸显著。流速调和分析结果表明:潮流类型均为正规半日潮流,靠近岸的两个站浅水分潮流较显著;最显著的半日分潮流是M2分潮流,其最大流速介于0.32～0.48m/s之间,全日分潮流均很弱,最大流速小于0.06m/s。M2分潮流均为逆时针旋转,椭圆率越靠近海底越大;最大分潮流流速分布为中上层最大、表层略小、底层最小;最大分潮流流速方向的垂向变化很小,底层比表层略为偏左;最大分潮流流速到达时间随深度的加深而提前,底层比中上层约提前30min。潮流椭圆的垂向分布显示这里的半日分潮流以正压潮流为主;日分潮流则表现出很强的斜压性。     

东海北部1个潜标连续观测站的潮流垂向特征分析

采用调和分析方法对东海北部海区1个坐底式潜标连续观测的近两个半月的海流数据进行分析,研究了该站点的潮流空间结构特征以及余流信息。调和分析结果表明,该点以半日潮流为主,潮流类型在40 m以上属不规则半日潮流,40 m以下则属规则半日潮流;该海区的潮流以顺时针旋转为主,潮流量值占海流的比率随深度递增,潮流椭圆要素存在明显的垂向变化。本文研究有助于了解该站点潮流的垂直变化特点,并为潮流数值模拟提供校验依据。     

南海北部陆架陆坡区海流观测研究

针对2006-2009年期间,南海北部陆架陆坡区3个站ADCP海流连续观测资料,采用功率谱分析、潮流调和分析方法,重点分析了陆架陆坡区100 m,200 m和1 200 m水深海域海流的垂向结构,探讨了环流的季节变化和空间分布特征,特别讨论了南海暖流和北陆坡流的时空变化特征。结果表明,陆架陆坡区潮流类型属于不规则日潮,深水站点中层表现为正规全日潮类型,垂向为"三层结构",甚至更加复杂。O₁,K₁,M₂,S₂等分潮总体上为顺时针旋转,在深水站点,基本表现为西北－东南走向的往复流形态。从能量角度看,表层和底层海流中,潮流所占份额较大,分别占30%~40%和40%~50%,中层较小,约为20%。对东沙群岛西南陆架陆坡区环流,观测计算结果证实了西向强流的存在,且垂向结构具有显著的季节变化,在200 m水深处没有明显的南海暖流,只是10~30 m以上层次存在逆风海流。海南岛以东海域连续15个月表层环流的结果表明,冬季明显受到南海暖流的影响,存在东北向的逆风海流,夏秋季的环流表现为西南向,流速较强,夏季也存在逆风情况,造成上述情形的原因可能是该地南海暖流的流轴具有季节性变化——冬季偏南,夏季偏北。     

Numerical simulation of three-dimensional tidal current in the Bobal Sea

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅＢｏｂａｌＳｅａ￥ＤｅｎＺｈｅｎｘｉｎｇ;ＹａｎｇＬｉａｎｗｕ;ａｎｄＪｏｓｅＯｚｅｒ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＭａｙ１,１９９３;ａｃｃｅｐｔｅｄ...     

桑沟湾筏式海带养殖对潮流垂直结构的影响

利用桑沟湾海带播苗前和成熟期的海流剖面资料,对最显著的M₂分潮流椭圆四要素(最大流速、椭圆率、最大流速方向和最大流速出现时间)的垂直分布特征进行对比分析,结果表明筏式海带养殖对潮流垂直结构有显著影响,由海带播苗前的单一海底边界层,变为海带成熟期的海表和海底双重边界层。海带播苗前,M₂分潮流椭圆要素在垂向上变化不大;而在海带成熟期,从中层向海面和海底,最大流速迅速减小、椭圆率逐渐增大、最大流速方向左偏、最大流速出现时间提前。湾口中部的最大流速方向从海带播苗前的南北方向转为海带成熟期的西北—东南方向,这是由水位梯度的变化造成的。     

Vertical structure of the M<Subscript>2</Subscript> tidal current in the Yellow Sea

The vertical structure of the M₂ tidal current in the Yellow Sea is analyzed from data acquired using an acoustic Doppler current profiler. The observed vertical profiles of the M₂ tidal current are decomposed into two rotating components of counter-clockwise and clockwise, and restructured using a simple one-point model with a constant vertical eddy viscosity. The analyzed results show that the internal fictional effect dominates the vertical structure of the tidal current in the bottom boundary layer. In the Yellow Sea, the effect of the bottom friction reduces the current speed by about 20–40% and induces the bottom phase advance by about 15–50 minutes. In the shallower coastal regions, the effects of bottom topography are more prominent on the vertical structure of tidal currents. The vertical profile of the tidal current in summer, when the water column is strongly stratified, is disturbed near the pycnocline layer. The stratification significantly influences the vertical shear and distinct seasonal variation of the tidal current.     

基于长期观测的辽东湾口东部海域水动力特征研究

辽东湾口东部海域是辽东湾与渤海中部进行物质和能量交换的主要通道之一。本文利用坐底式海床基平台获取的近8个月的水动力连续观测资料,通过谱分析和调和分析方法对该海域的潮汐、潮流特征进行分析,并讨论了余流及底层温度的季节变化规律。研究结果表明:该海域潮汐属于不规则半日潮,平均潮差为0.95 m,最大可能潮差为2.27 m。潮流属于不规则半日潮流,M₂分潮流为其优势分潮流。主要分潮流运动形式为往复流,最大流速方向为西南-东北向。余流的季节性特征较为明显:秋季,余流流速在中层达到最大,流向以西南向为主;冬季,余流流速垂向变化较小,并呈西南偏西向流动;春季,流速随深度增加而减小,流向从表层至底层呈现逆时针旋转的特征。受底层潮流、水平温度梯度及海面温度日变化的影响,底层温度表现出短期的高频变化特征:秋季,短期振荡以半日周期信号为主;冬季,全日周期信号较为显著;春季,短期振荡的现象较弱。     

南黄海西部初夏潮致-风生环流的数值模拟

基于有限体积方法的海洋数值模式FVCOM,计算了南黄海西部六月份潮致余流及风生环流,分析了潮致余流、初夏风生环流各自的环流结构,得出六月份该区域风生环流占主导,偏南风的作用较为显著,潮致余流相对较弱。最后将风和潮汐进行耦合计算,得出该区域初夏的环流结构,表层海水大体为由南至北的流动,说明该区域风力为主要驱动力。计算结果与流速及环流实测资料吻合较好,为进一步研究浒苔的漂移轨迹等奠定了动力基础。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。     

东海东南陆架外缘冬、夏季实测海流FFT分析

使用FFT法首次将东海陆架冬、夏季2次定点ADCP测流资料在频率域内分解成3个部分：不随时间变化的定常海流、周期为6～25h的潮流和剩余流,再将潮流分解为垂向均匀的全流(也称正压潮流)和剩余的斜压潮流。结果表明：夏季测站定常海流、潮流和剩余流能量分别占总能量的5．3％,93．9％和0．9％,而冬季测站分别占10．8％,80．9％和8．4％。夏、冬季测站的斜压潮流与正压潮流能量之比分别为20．7％和4．1％。