日气温变化下杭州湾水温的数值模拟

杭州湾内水温在不同时间尺度下均存在变化,这对河口生态等会产生影响。由于昼夜气温变化大,空气和海水的热量交换较为频繁。另外,随着气温的逐日下降,水温也随之降低。为研究日气温变化下杭州湾内的水温变化,建立了三维数学模型,通过考虑水面和空气的热交换通量,复演了日气温变化下湾内水温特征。经过和实测潮流数据比较,本文模型很好地模拟出了杭州湾内大、中和小潮期间水流的变化。在综合考虑太阳辐射、长波辐射和水气感热交换下,模型成功再现了日气温变化下水温的变化过程。研究结果一方面有助于认识强潮河口湾内水温变化特征,另一方面将为研究温度对泥沙运动的影响提供前期基础。     

太湖底泥蓄积量和可悬浮量的计算

基于2002年对太湖底泥分布的调查数据,利用最优插值法计算了整个太湖不同区域的底泥厚度。结果表明,太湖底泥总蓄积量大约在18．57亿m^3,有泥区面积占整个水面积的47．5％左右。此外,利用Shields方法,计算了太湖表层1m内不同深度上底泥悬浮的临界切应力值,采用SMB浅水波动模式,计算了夏季受东南风和冬季受西北风影响下的波切应力,确定了不同风速情况下所能引起的底泥悬浮量。计算结果发现,上述何种风向情况下,能产生悬浮的临界风速大约在5-6m／s,当风速大于临界风速时,悬浮量随着风速的增加而增加;若风速达到20m／s时,所能引起的最大悬浮量约为2．75亿m^3。     

南海海表温度日变化特征及其影响因素研究

利用国家海洋环境预报中心的逐时海表温度（SST）数据和欧洲中期数值预报中心的ERA5数据集研究了南海海表温度日变化（DSST）的特征及其影响因素。研究结果表明：南海区域的DSST平均为0.56℃,总体呈纬向分布,近岸海域DSST幅度较大,但超过1.5℃的日增暖事件发生频次较少;南海DSST具有显著的季节变化特征,总体表现为春季最大（约0.7℃）,冬季最小（约0.2～0.3℃）;净辐射通量日变化和风速的季节变化是影响南海DSST季节变化的主要原因,南海月平均DSST与净辐射通量日变化的季节变化具有很好的一致性,DSST随着净辐射通量日变化的增加而增大,但DSST与风速的变化关系则相反;南海季风对南海DSST的季节变化也有着重要影响;南海SST具有明显的日循环特征,通常在每日16时到达峰值,08时到达谷值;影响南海SST日循环的主要因素为净辐射通量的日循环,风速日循环的影响相对较小。     

寒潮及强冷空气过境对沿岸水位的影响

通过分析2016年1月1日-2016年4月30日舟山海域的水文及气象数据,研究了该区域寒潮及强冷空气事件对沿岸水位的影响,并讨论了引起水位变化的各个机制。结果表明:一次寒潮或冷空气过程中,寒潮过境时气压先下降然后骤升,随着气压升高,温度骤降,风速发生4~5次的切变,且风速增大,寒潮及强冷空气过境之前的西南风带来水位的升高,水温降低。寒潮及强冷空气过境后水位下降,逐渐回到平均水位状态。水温也呈现随着寒潮过境骤减的过程,回到平均状态。通过量化及分析,风是造成水位变化的主导因素,气压其次,波浪作用很小,科氏力的影响在本问题中的贡献最小。     

2016年苏北近海风场和波浪场多时间尺度变化的数值模拟研究

利用高分辨率的大气和波浪数值模式,模拟了2016年苏北近海的风场和波浪场,并与卫星高度计资料、散射计风场、再分析资料以及实测浮标资料进行了比较,验证了模式的准确性。基于这套模式结果,系统地分析了江苏近海的风场和波浪场的多时间尺度变化:季节变化、日变化以及季节内变化(台风、寒潮)。分析结果表明:苏北近海海域的风速、有效波高和涌浪在冬季和秋季较大、春季和夏季较小;冬季盛行西北风,常浪向为西北向,夏季盛行东南风,常浪向为东南向。风场和波浪场还具有显著的日变化特征,且日变化存在季节变化规律,离岸越近海域日变化特征越明显。同时,江苏近海还会经历季节内尺度的强天气过程的影响,比如台风和寒潮。     

大气强迫日变化对东中国海海温模拟的影响

大气强迫的日变化可以减弱海表温度的水平梯度加强表层与次表层间的垂向混合,从而影响海温的模拟。本文基于区域海洋模式ROMS,利用NCEP/NCAR发布的6h1次的10m风速、短波辐射、海表气压等再分析资料,研究了大气强迫的日变化对东中国海温度模拟的影响。通过与观测资料比对发现,相比于日均大气强迫下的模拟,日变化大气强迫下的模拟与观测更为接近。大气强迫的日变化对东中国海的海-气热通量具有显著影响,能够使东中国海年均海气热通量增加1.4W/m~2,夏季增加13W/m~2,冬季减小10W/m~2。大气强迫的日变化通过海-气界面的热力和动力过程影响水温的垂直结构,加强东中国海的上层混合,使东中国海混合层厚度(MLD)增加约10%;夏季黄海冷水团的平均温度升高0.5℃,体积减少约1/3。     

国际五城市空气微生物概况

对瓦尔帕莱索、彭塔阿雷纳斯、坎帕纳、新加坡和青岛的港口等空气微生物作了监测。这五个城市空气中的海洋性微生物及陆源性微生物数量(CFU/m~3)按大小次序排列均为:坎帕纳>青岛>瓦尔帕莱索>彭塔阿雷纳斯>新加坡。对空气微生物数量与气温、风速和相对湿度的关系作了初步比较分析后,认为适宜的气温及较大幅度的相对湿度有利于空气中微生物的增加:大风速、低相对湿度或高气温不利于空气中海洋性微生物的增加,本结果反映有关城市间空气污染的差异,坎帕纳的空气状况较差,对所得菌株作了初步分类,其中以不动杆菌较多,次为欧文氏菌等。     

海表温度对台风“梅花”影响的数值试验分析

使用中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),采用TRMM/TMI海温观测资料,进行不同时间分辨率海温对台风"梅花"过程的影响试验;同时,通过HadISST1资料分析得到东中国海近50年海温变化分布情况;根据温度变化率计算了SST分布整体变化后的"梅花"过程响应情况;定量计算了水文要素受影响情况。数值试验显示,与使用NCEP/NCAR的SST试验相比,使用日平均SST试验结果的台风路径偏差减少6.7%,台风强度偏差减少55.1%,后报精度明显提高。SST整体增加后,海面向大气辐射通量显著增加,海面气压与风速在台风衰减不同阶段对下垫面SST变化的敏感性不同,台风波浪能和风暴潮由于SST增加造成的台风影响,也有不同程度的增加。     

大鹏湾两次溶解氧骤降事件对比与分析

对深圳大鹏湾8月16~17日和9月13~15日两次溶解氧骤降事件过程中的相关参数,包括溶解氧、pH、叶绿素a、水温、盐度、风速等的浮标数据进行了分析,发现随着溶解氧的降低,两次事件均出现水温降低和盐度升高的现象。8月的事件中,由于受台风"启德"影响风速最高达到20 m/s以上,9月的事件中风速并无显著增加。通过对数据的分析,发现8月份事件的主要原因是台风导致的大风将海水沉积物带到表层,沉积物中的有机物快速消耗表层的溶解氧,致使溶解氧骤降至1 mg/L左右;9月份事件的原因尚不明确,可能是由于受到外海水团的影响。     

风速变化对竹湖流场结构影响的数值试验

利用EcoTaihu生态模型中的压缩坐标系下三维水动力学子模型，对4种吞吐流量（换水周期分别为36d、7．2d、3．6d、35h），东、西、南、北风向，不同风速的风场作用下的浅水湖泊进行了数值模拟，分析比较了不同风速作用下湖泊分层流场及垂向平均流场结构的差异。结果表明，随着风速的增大，湖泊垂向平均流场逐渐由受吞吐流控制转变成受风生流场控制；在此转变过程中存在着临界风速值，当风速大小超过该值时，流场结构发生明显的改变；风向和吞吐流量是影响临界风速值大小的主要因素。风速变化对稳定状态的湖泊表层、次表层流场有较大影响，而对底层和次底层影响不大。在水深水平变化较大的区域，垂直平均流场结构对风速变化的响应较为敏感，易形成环流，浅水区垂向平均流向和风向一致，深水区则和风向相反；水深变化较小的水域，流场结构对风速变化的响应则较为迟钝。     

1998～1999年南极中山站气象要素变化特征

本文主要根据1998～1999年南极中山站气压、气温、相对温度和风的观测资料，对其周边地区气象要素变化特征进行了分析．结果表明，中山站地区近期降温倾向明显，气温年较差大；空气干燥，相对湿度小；复半年受下降风影响大；帘年盛行东风，风力较强．其气候具有明显的大陆性特征。     

Effect of air-sea temperature difference on the momentum exchange between air and sea for fetch-limited cases

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｉｒ－ｓｅａ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｏｍｅｎｔｕｍ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｉｒ　ａｎｄ　ｓｅａ　ｆｏｒ　ｆｅｔｃｈ－ｌｉｍｉｔｅｄ　ｃａｓｅｓＣｈｅｎｇＺｈａｎａｎｄＷｕＳｈ...     

春季北黄海西部冷水团强度的年际差异及其预报

春季冷水团的强度,取决于冷水区的最低水温及面积。本文取该二指标的多年距平绝对值的平均值之半作为标准,划分1960—1980年四、五月北黄海西部冷水团的强度(表1)。 冷水团强度与去年冬季的气候条件有密切相关关系。去冬水温较低,则气温的负逐日累计值越大,北风也越多,今春冷水则强;反之则否。 本文认为,使用依上述因子建立的回归方程预报冷水强度,会得到较好的结果。     

Estimation of the oxygen and CO2 mean exchange between the ocean and the atmosphere in key areas of the ocean

Current estimations of gas exchange between the ocean and the atmosphere are based on the concepts about diffusive gas transfer across the interface and about a stationary character of the processes; however, under a strong wind, these concepts are invalid. Transfer equations for gas constitutents of the air are incorporated into a numerical model of a nonstationary upper layer of the ocean. These equations contain the source function—gas transfer by bubbles, which becomes noticeable even at a wind speed of 8–10 m/s. The fluxes of oxygen and CO₂ are calculated at a specified wind speed, dependences of these fluxes on the wind speed are constructed, and estimates for the average annual fluxes are obtained for several areas of the Gulf Stream and Kuroshio. A substantial change in the difference of the air-water gas contents under a strong wind, caused by the turbulent exchange growth and appreciably affecting the gas exchange, is noted. The influence of the carbonate system of seawater on the CO₂ transfer during a storm is estimated. The results obtained are compared to the estimates based on the traditional approach.     

利用浮标资料初步评估NCEP再分析湍通量

通过与浮标观测资料的对比分析,指出NCEP动量通量、再计算NCEP热通量更能够代表NCEP再分析数据库的数值模拟效果。当风速大于20m/s时,数值模拟的湍通量低于浮标块体湍通量,当风速在10～20m/s时,数值模拟的湍通量高于浮标块体湍通量。同时还发现数值模拟结果的延迟现象,以及不能反映大风过后快速的海气温差变化而引起的感热通量变化。     

Development of wavelet network model for accurate water levels prediction with meteorological effects

Accurate water levels modeling and prediction is essential for safety of coastal navigation and other maritime applications. Water levels modeling and prediction is traditionally developed using the least-squares-based harmonic analysis method that estimates the harmonic constituents from the measured water levels. If long water level measurements are not obtained from the tide gauge, accurate water levels prediction cannot be estimated. To overcome the above limitations, the current state-of-the-art artificial neural network has recently been developed for water levels prediction from short water level measurements. However, a highly nonlinear and efficient wavelet network model is proposed and developed in this paper for water levels modeling and prediction using short water level measurements. Water level measurements (about one month and a week) from six different tide gauges are employed to develop the proposed model and investigate the atmospheric changes effect. It is shown that the majority of error values, the differences between water level measurements and the modeled and predicted values, fall within the −5 cm and +5 cm range and root-mean-squared (RMS) errors fall within 1–6 cm range. A comparison between the developed highly nonlinear wavelet network model and the harmonic analysis method and the artificial neural networks shows that the RMS of the developed wavelet network model when compared with the RMS of the harmonic analysis method is reduced by about 70% and when compared with the RMS of the artificial neural networks is reduced by about 22%. It is also worth noting that if the atmospheric changes effect (meteorological effect) of the air pressure, the air temperature, the relative humidity, wind speed and wind direction are considered, the performance accuracy of the developed wavelet network model is improved by about 20% (based on the estimated RMS values).     

台湾海峡中、北部海域温、盐度特征

台湾海峡中、北部海域海水温、盐度分布随季风进退而异。东北季风期(10月—翌年5月),进入调查海域的浙闽沿岸水(低温、低盐)顺海域西岸海区南下的同时,在海坛岛外有一分支向东南扩展,其扩展范围随浙闽沿岸水强弱而异,而且在24°30′N,119°30′E附近有海峡暖流水(高温、高盐)向北伸展,它随西南风增强而向北推移。海域温、盐度值自西北向东南递增。西南季风期(6—9月),调查海域基本上为海峡暖流水所控制。在6—8月,海域西岸海区有上升流产生,上升流中心在海坛岛附近。海域盐度值自西北向东南递增,而温度分布趋势与盐度分布相反。 温、盐度的垂直分布大致分均匀型、正梯度型和负梯度型三类。     

蒸发波导环境中微波传播敏感性分析

海洋蒸发波导是微波通信的优良天然信道,但微波信号在波导中传播时容易受气海环境因素变化的影响。本文采用扩展傅里叶幅度敏感性分析法（Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test,EFAST）,分析了蒸发波导环境中微波传播路径损失对空气温度、海表温度、近海面风和相对湿度等气海环境因素变化的敏感性特点。敏感性分析结果呈现一种频率相关的频散特性,而信号极化方式影响较小。这4种环境因素中,相对湿度对路径损失的整体影响最大;在传播距离较近且高度较高的范围内近海面风速对传播的影响占据主导;空气温度和海表温度的敏感性大致相当;风速的影响是4种环境因素中最为复杂的,这也是在实际分析中需要额外重视的。本文对蒸发波导环境参数的敏感性分析结果对现场波导观测试验具有重要的参考意义,对敏感度高的环境参数可以考虑优先进行高时空分辨率观测。此外,在运用中尺度数值天气预报模式进行蒸发波导预报时,优先发展与敏感度高的气海参数有关的物理过程参数化方案,可以节约计算时间和资源。     

海上大气表面层风温湿廓线的测量及参量化研究

以渤中８号采油平台为基地，对海上大气表面层的风速、温度和湿度廓线进行了同步测量。据测量数据的统计分析，确定了较好适用于渤海中部大气表面层的大气稳定度函数模式（不稳定状态），从而确定了一种海上大气表面层风湿廓线的参量化模式。依此模式，可由实测风温湿廓线数据计算海－气动量、感热和水汽通量。     

沿海市区近地面大气层风、温、湿湍流特征的观测和分析

用三向风速仪和高灵敏温湿度脉动观测装置,测量沿海城市上空大气表面层风速、温度和湿度脉动。并用涡动相关法计算了大气表面层动量、热量和水汽湍流通量,给出了复杂地形上各物理量的谱特征,讨论了各湍流通量的特性。结果指出,风速、温度和湿度谱密度分布基本上都服从—5/3律。由于建筑物的影响,在f≥0.2Hz频段内拢动能量明显偏大。动量和热量输送主要由f<0.2Hz的扰动完成的,高频扰动的贡献可以忽略不计。