长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究Ⅱ.环流的基本特征

利用POM模型，以研究海区的海面风应力、温度和盐度资料作为海面边界条件，以与外海界面处的温度和盐度资料作为侧向液边界条件，并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流的影响，对长江口及其邻近海区各季节的三维斜压环流和温、盐结构进行了数值模拟。环流的数值结果表明，冬季和秋季研究海区的水平环流主要由长江径流、东海沿岸流、台湾暖流、杭州湾环流和沿岸流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成；东海沿岸流与长江径流顺岸南下，随着自北往南岸界地形坡度的增大，其流幅变窄，流速增强；台湾暖流沿陡坡及其外缘蜿蜒北上，随着自南往北水深的变浅，其流幅由宽变窄继而又由窄变宽，流速却一直由强变弱。冬季和秋季海区纬度断面垂直环流的总趋势由近岸向外海流动，海底地形变化缓慢区离岸流产生波动，海底地形变化显著的陡坡区离岸流产生剧烈振荡而生成强升降流。春季和夏季研究海区的水平环流主要由长江径流与东海沿岸流汇合流、台湾暖流、杭州湾环流、舟山群岛附近及长江径流和东海沿岸流汇合流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成；长江径流和台湾暖流平行北上并在长江口以北产生顺时针偏转。由海区水平环流特征和变化趋势证实，春季长江冲淡水已开始向东北偏转，夏季冲淡水的偏转程度、伸展距离和扩展范围都更甚于春季；春季在长江口近岸存在弱上升流，夏季长江口外的陡坡区出现下降流，而长江口以北和以南的陡坡区出现上升流。     

东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究Ⅱ．温盐结构

对于本研究采用的动力学模型及其垂直环流的模拟结果已在第Ⅰ部分论述。作者将对与垂直环流对应的温、盐结构进行分析。温度和盐度模拟结果表明：冬季东海沿岸海区的温、盐分布均为近岸低、外海高;近岸温、盐呈垂直均匀分布,在外海出现分层,其温度为表层高、底层低,而盐度却为表层和底层高,中层偏低,长江口以南的近表层以下形成自近岸伸向外海的弱低盐水舌;长江冲淡水区及长江口以北和其以南外海的近表层有温、盐跃层生成,深底层温、盐呈均匀分布,且保持低温高盐特征;随着海区自北往南纬度的降低,岸坡和水深的增大及沿岸下降流的增强,温度和盐度自近岸至外海的垂直均匀分布跨度逐渐变窄;外海近表层的温、盐跃层强度自北至长江口逐渐增强,而自长江口至南逐渐减弱,其位置自北往南逐渐上移;冬季沿岸下降流使长江冲淡水区的盐跃层变厚。夏季海区的温度分布为近岸和外海高,近岸稍远出现冷水涌升,垂向上呈现显著分层,盐度分布为近岸低、外海高;长江冲淡水区及杭州湾以南外海的次表层存在温、盐跃层,其跃层以上出现混合层,且保持高温低盐特征,跃层以下温、盐大致呈均匀分布,并保持低温高盐特征;随着海区自南往北纬度的增高、岸坡和水深的减小及沿岸上升流自南至长江口和自长江口至北的增强和继而减弱,长江冲淡水区的温、盐跃层强度自南至长江口逐渐增强,而自长江口至北逐渐减弱,外海次表层的温、盐跃层强度却自南至长江口逐渐减弱,自长江口至北又逐渐增强,其温、盐跃层的位置自南往北逐渐上移;夏季沿岸上升流使长江冲淡水区的盐跃层变薄。     

边界条件对北太平洋海盆尺度环流模式的影响

采用Stevens开边界条件,将一个闭边界海盆尺度环流模式改造成开边界模式,对20°S以北太平洋大尺度环流进行了系统模拟。考察了开边界和不同等密面扩散系数对北太平洋环流和温盐结构的影响。模式较好地再现了太平洋大尺度环流特征,模拟出了表层赤道流系(包括北赤道流、黑潮和北太平流)以及对应的顺时针环流,同时还较好地反映了温盐场的基本分布特征。从年平均的纬向平均温度和盐度的断面分布可以看出,温跃层深度呈“W”型分布,在亚极地海区有一个梯度比较大的盐度锋区。南边界打开后使得模拟的北太平洋中层水温度和盐度更低,低盐水舌加深和向南延伸加强,更加接近观测值。增加沿等密面扩散系数后得到的中层水强度更大,尤其是34.6等盐线更接近观测资料。质量输运流函数分布表明,赤道两边各有一个翻转区,亚极地地区也存在一个浅的翻转区,打开南边界可以消除因为闭边界存在产生的假的下沉流,这些都为将来进行示踪物模拟打下基础。     

水文气象条件变化对长江口盐水入侵影响研究

分析论述了长江口盐水入侵的研究现状、影响因素、入侵变化规律及时空分布特征,将三维数值模式EFDC应用于长江口及其邻近海域,对长江口、杭州湾及邻近海区的水动力特性及盐度进行数值计算,研究结果表明,北港的盐水入侵强度高于北槽,北槽的盐水入侵强度又高于南槽,并且北港淡水往外冲淡的强度也高于南、北槽.在模拟长江口水动力特征和盐...     

东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究I．环流的基本特征

利用三维斜压流体动力学模型 ,通过对东海沿岸海区冬、夏季的斜压环流及其温盐结构的数值研究 ,揭示研究海区垂直环流及其温盐结构的动力过程及其成因。垂直环流的模拟结果表明 :冬季 ,沿岸海区的垂直环流以逆时针流动 ,近表层为向岸流 ,沿岸为下降流 ,近表层以下为离岸流 ,其在外海有明显的上升趋势 ,沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱 ;夏季 ,沿岸海区的垂直环流以顺时针流动 ,近表层以下为向岸流 ,沿岸为上升流 ,近表层为离岸流 ,其在外海有明显的下降趋势 ,沿岸上升流自底层至表层逐渐由弱变强。就整个沿岸海区而论 ,冬季沿岸下降流和夏季沿岸上升流的强度都随着岸界地形坡度、风速及风向与岸线偏角的变化而变化。沿岸下降流形成的主要原因是由于冬季东北风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致 ,而沿岸上升流形成的主要原因则是由于夏季西南风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致。     

东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究Ⅰ.环流的基本特征

利用三维斜压流体动力学模型,通过对东海沿岸海区冬、夏季的斜压环流及其温盐结构的数值研究,揭示研究海区垂直环流及其温盐结构的动力过程及其成因。垂直环流的模拟结果表明：冬季,沿岸海区的垂直环流以逆时针流动,近表层为向岸流,沿岸为下降流,近表层以下为离岸流,其在外海有明显的上升趋势,沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱;夏季,沿岸海区的垂直环流以顺时针流动,近表层以下为向岸流,沿岸为上升流,近表层为离岸流,其在外海有明显的下降趋势,沿岸上升流自底层至表层逐渐由弱变强。就整个沿岸海区而论,冬季沿岸下降流和夏季沿岸上升流的强度都随着岸界地形坡度、风速及风向与岸线偏角的变化而变化。沿岸下降流形成的主要原因是由于冬季东北风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致,而沿岸上升流形成的主要原因则是由于夏季西南风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致。     

第一斜压Rossby波在大洋传播中的调整

利用全球气候平均态的1°×1°的温度、盐度资料,根据Sturm-Liouville本征值理论,得到全球1°×1°的第一斜压Rossby变形半径λ1。根据层结流体中线性自由Rossby波理论,可知第一斜压Rossby波位相速度为βλ21,故由全球各个大洋海盆的宽度可得到第一斜压Rossby波在各大洋海盆中从东边界传到西边界的时间。由于第一斜压Rossby波在高纬海区传播非常慢,而南极绕极海区又是最宽的海盆,所以第一斜压Rossby波在此海区的调整时间最长。在简单的线性自由Rossby波理论下,南极绕极通道是全球Rossby波调整的控制海区。     

2000年8月南海中部与南部海洋温、盐与环流特征

根据2000年8—9月份南海中部与南部航次的温、盐资料,采用P—矢量诊断方法,结合ADCP测流资料和同期伪风应力资料以及TOPEX／Poseidon高度计资料,研究了2000年夏季风持续强迫之后南海大尺度环流与中尺度涡旋的空间结构。结果表明,南海夏季温度和盐度水平分布随深度有显著的变化：中层(250—400m左右)温、盐水平分布与其它各层的温度和盐度分布相比有很大的差异。用诊断方法计算得到的环流场与用TOPEX／Poseidon海面高度计资料计算得到的地转流场比较一致,即流场内部有多个中尺度的涡旋,主要有越南东南外海反气旋涡、中沙群岛东南反气旋涡以及南沙群岛东北角的气旋涡等,这说明南海中部与南部盛夏环流具有较强的地转分量和显著的多涡结构,并且这些中尺度涡在垂向上存在速度场的切变。     

长江口邻近海域水团特征与影响范围的季节变化

基于2009年—2011年调查资料,研究长江口及其邻近海域水体温度和盐度时空分布特征,剖析该海域水团特征与影响范围的季节变化。结果表明,从春末到秋初,长江水以高温形式向外海扩展,秋末至翌年春初,径流水以低温形式从河口流向东南。西北部海区受黄海冷水团影响,水温较低,东北部受南黄海西部逆时针环流影响,盐度较低,东南部海区受黑潮及分支台湾暖流影响,呈高温高盐状态。受径流量和季风季节差异,长江冲淡水影响一般夏季最强,扩展范围最大,秋末冬初最弱。其双向延伸趋势在夏季有最清晰表现,一支自河口向东北方向延伸,指向南黄海中部,一支穿过杭州湾口及舟山群岛一带沿岸南下,或自长江口向东南方向扩展。温度垂向变化表明夏季存在上升流,并明确处于以31.5°N,122.67°E为中心,在经纬方向上各达1°范围内。     

长江口、杭州湾及其邻近海区Lagrange环流的数值模拟研究Ⅰ——正压环流

将长江口、杭州湾及其邻近海域作为研究整体,建立该海区的三维Lagrange正压环流的分阶数值模式,综合考虑径流、东中国海背景环流、风应力和M2,S2,O1,K1 4大天文分潮的综合作用,运用"流速分解法"将环流分为正压梯度流、风生流、潮致余流及零阶环流的非线性耦合流等4个分量,模拟了冬夏两季长江口、杭州湾及其邻近海区的Lagrange正压环流结构.结果表明,零阶环流受东中国海背景环流控制;潮致余流是该海区一个重要分量;杭州湾内正压环流主要由风生流和潮致余流控制.     

海上风和温度的试报与诊断(英文)

应用二层模式和阻力定律诊断海上20m高度的风和温度场。应用边界层模式和数值天气预报模式实现试报。运用热输送定律计算海上温度,计算结果与实测比较令人相当满意。本文对相似参数的敏感性也作了检验。并指出应用斜压边界层模式的计算大于应用正压模式的结果。     

近岸二维海流数值计算方法若干问题的研究和应用

就二维浅水流体动力方程应用物理意义明确的有限体积法，收敛快而稳定的五对角全隐格式，以及嵌套、变步长的网格和动边界技术，进行二维海流场的数值计算，并研究了开边界为斜断面的定解条件的数值方法和开边界上断面各点水位的计算方法。最后把本数值方法应用于某海岸工程的可行性研究，并验证了这种海流数值计算方法的合理性。     

北太平洋波浪输运和西边界流的季节变化

西边界流输运可以用Sverdrup理论推算出来.本文首先利用ECMWF再分析风场数据,计算了44年的月平均的风应力旋度及Sverdrup体积输运,在北太平洋3条纬度上对Sverdrup体积输运进行积分,得到Sverdrup体积输运的季节变化,从中发现,在向赤道流动的方向上,Sverdrup体积输运在冬季存在最大值,夏季存在最小值;同样利用ECMWF再分析波浪数据,计算了44a的月平均的Stokes体积输运,在相同纬度上对Stokes体积输运进行积分,得到Stokes体积输运的季节变化,从结果中发现,在向赤道流动的方向上,Stokes输运在冬季存在最大值,在夏季存在最小值.在本文中设定R=T_(st)/T_(sv)×100%,T_(st)为Stokes体积输运,T_(sv)为Sverdrup体积输运,发现Stokes输运和Sverdrup输运存在同位相的季节变化,并且(-R)冬季平均值在5%以上,年平均值在2%～3%左右,从而推断出波浪诱导的输运对Sverdrup输运,既对西边界流有不可忽视的贡献.     

安徽淮北平原更新世—上新世地层划分及第四纪下限

本区更新统自上而下有茆塘、潘集、桃园三个哺乳动物群,分别与萨拉乌苏、周口店、泥河湾(狭义)动物群相当。通过古地磁、热释光、氨基酸、铀系法测年,并结合气候地层对比,上、中、下更新统底界可分别定为0.13、0.7、1.8Ma左右。上新统/中新统的分界线与地中海地区的Piacenzian/Messinian分界线基本一致,其年龄在4.5Ma左右。     

珠江三角洲大气边界层温度与流场垂直分布特征

利用顺德地区1988年1月和7月大气边界层1500m内温度、风场资料,分析不同季节、不同稳定度的温度与风场廓线特征。研究表明,夏季温、风垂直增长率大、增值均匀;冬季近地层增长率特别大,向上趋平缓。逆温层在冬季的频率较高,而且在适当天气条件下出现的平流逆温持续时间亦相当长。温、风垂直分布较复杂,很难用直观的简易函数关系表示。因此,沿用各种经验公式时,必须注意在特定地区的实用性。     

南海深海沉积中的更新统/上新统界线及与意大利Vrica层型剖面的对比

应用浮游有孔虫定量统计、底栖有孔虫氧同位素和磁性地层学等资料来确定南海ODP1148站深海沉积中的上新统／更新统(P／P)界线。氧同位素期(MIS)64和65之间的P／P界线在1148站位于井深112．75m处，计算年龄为1．805Ma，在地层对比上与Vrica层型剖面的P／P界线一致。浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata在MIS62出现以右旋壳为主的转变，计算年龄为1．76Ma，此事件和Olduvai极性亚时顶界看来是最接近P／P界线的可靠时间面。除此以外，在1148站P／P界线及其附近没有发现重大的地层学和环境变化事件。相比之下，1148站底栖δ^18O值在3．05～2．53Ma期间快速变重，冬季表层海水温度下降了5℃，指示了北半球冰盖的形成。     

中国东部陆架沉积环境对末次冰盛期以来海面阶段性上升的响应

到目前,还缺乏关于大型陆架系统对全球海面变化响应的研究,5年来我们对中国东部宽阔的陆架海底进行详细制图研究,结果表明:现代中国东部陆架海底沉积环境分布与末次冰盛期以来的海面变化之间有很好的响应关系;目前的陆架海底被3个沉积体系覆盖,即低海面期的古滨带、冰消期的海侵体系和高海面期的涡漩及近岸带沉积体系;末次冰期后期以来,可区分出3个快速海面上升期和3个慢速上升期。在快速上升期,海底形成了代表海岸快速移动的混杂沉积-海侵边界层,海岸平均移动速度10～22cm/a(最大64cm/a),缓慢上升期,形成了陆架广泛分布的潮流沙脊体系,三期沙脊体系之间有继承性演化关系。     

长江口湍流剖面的观测与分析

小尺度湍流过程对河口物质输运与能量交换至关重要。受传统观测方法的限制, 河口浅水区域的剖面观测资料至今较为匮乏, 进而限制了湍流过程的研究。为此, 采用新型5波束声学多普勒流速剖面仪(Nortek Signature 1 000 kHz AD2CP)在长江口开展湍流剖面观测, 获取高频、低噪的高质量湍流剖面数据, 并与声学多普勒点式流速仪(acoustic doppler velocimeters, ADV)同步观测的数据进行对比。结果表明, 通过AD2CP与ADV获得的近底部边界层摩阻流速u_*、拖曳系数C_d、雷诺应力S_R等特征参数基本一致, 底摩擦与波浪能量为河口区域湍动能的主要输入源。湍流垂向结构存在显著的非局地平衡, 即温盐等斜压作用引起的浮力通量、对流项以及强波浪作用影响的脉动压力做功、黏性输运等因素可能为长江口湍流非局地平衡的主因。     

海底边界层水流结构及底移质搬运研究进展

海底边界层包括从底底至受其显著影响的水体之间的水层厚度,对海底动力过程,尤其是沉积物搬运及近海底化学物质输运有重要影响,不同的水动力（潮流、波浪及浪流共同作用）形成完全不同的边界层。边界层厚度与水流周期有关,但目前对其理解及计算公式并不统一,边界层内的流带分布与摩阻流速的床底糙率有关,目前已经发展了多种估算这两个参数的方法,对于边界层内的沉积物搬运率的计算,关键在于弄清沉积物在边界层内的沉降、起动     

南海暖水的季节变化特征及数值模拟

根据Ｌｅｖｉｔｕｓ资料,对具有立体结构的南海暖水给出了定义,分析发现：南海暖水的季节变化过程可分为发展、维持、退缩和消失４个阶段;就气候平均而言,南海暖水在季节变化中始终保持西北部浅、东南部深的特点;南海暖水的深度与同期温跃层上界的深度在空间分布特征与季节变化趋势上都基本类似。采用“ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ”模式模拟了南海暖水的范围和厚度,结果表明发展阶段的南海暖水范围和厚度的增长主要是因为南海地