吕宋海峡不同湍流估算方法的应用对比研究

由于湍流混合直接观测技术难度大、成本高,很大程度限制湍流混合的研究,所以基于温、盐、流资料估算海洋湍流混合的方法应运而生。本文应用在吕宋海峡观测到的23个自由下降微结构湍流剖面仪观测数据和水文观测数据,首次对目前常用的Gregg-Henyey-Polzin(GHP)细尺度参数化、Mackinnon and Gregg(MG)参数化和Thorpe尺度方法进行比较研究,评估它们的适用性。发现GHP参数化方法能够很好地估算吕宋海峡的湍流混合。虽然GHP参数化方法估算的耗散率总体上要偏弱于观测的结果,但估算和观测的差异在2倍以内的结果占71%,与微结构湍流剖面仪观测到的耗散率在水平分布和垂向分布上呈现出相同的分布特征。基于MG参数化方法发现估算的吕宋海峡西侧1200m以浅的耗散率比观测值大,但总体上呈现出相同的分布特征。另外,MG参数化估算与观测差异在2倍以内的结果占58%。表明相比于GHP参数化方法,MG参数化方法的估算值更偏离观测值。Thorpe尺度方法在估算吕宋海峡的耗散率时,估算和观测的差异在2倍以内的结果仅有30%,70%的估算结果与观测结果相差高出1个量级,空间分布上与观测结果差异较大。对比吕宋海峡湍流混合参数化方法的结果表明GHP参数化方法最优,MG参数化方法其次,Thorpe尺度方法相对GHP和MG参数化方法较差。     

谱松弛动力降尺度方法及其在吕宋海峡黑潮模拟中的应用

本文采用区域高分辨率海洋数值模型,将谱松弛动力降尺度方法应用于吕宋海峡及其邻近区域,对吕宋海峡黑潮流径的流型特征进行模拟与分析。实验结果显示,应用谱松弛法能够较好地改善区域模型的模拟效果：通过约束大尺度误差,不仅能直接约束区域内的大尺度海洋状态,也间接调整了小尺度过程的演变规律,改善了吕宋海峡黑潮流径的模拟效果。     

吕宋海峡两侧中尺度涡统计

利用1993-2000年间的T/P卫星高度计轨道资料的时间序列和MODAS同化产品中的卫星高度计最优插值资料对南海东北部海区中尺度涡旋进行动态追踪。按照给定的标准从2种资料中提取了涡旋信息并对其特征量进行统计分析。结果表明,南海东北部海区中尺度涡旋十分活跃,平均每年6个,其中暖涡4个,尺度一般为200~250 km,平均地转流速为44 cm/s;冷涡每年平均2个,尺度一般为150~200 km,平均地转流速为-37 cm/s。吕宋海峡两侧涡旋的比较分析表明,南海东北部海区仍属于西北太平洋副热带海区的涡旋带,冷、暖涡旋处于不断的形成—西移—消散过程中。南海东北部中尺度冷涡大多是南海内部产生的,而暖涡与吕宋海峡外侧暖涡有一定的联系又具有相对的独立性。分析认为西北太平洋的西行暖涡在到达吕宋海峡时,受到黑潮东翼东向下倾的等密度面的抑制和岛链的阻碍,涡旋停滞于吕宋海峡外侧并逐渐消弱,被阻挡于吕宋海峡东侧涡旋释放的能量,形成一支横穿吕宋海峡(同时横穿过黑潮)的高速急流,把能量传递给吕宋海峡西侧的涡旋,使其得到强化,这是吕宋海峡两侧涡旋联系的一种重要机制。     

一个考虑潮汐、中尺度涡和地形影响的南海底部环流诊断模型

本文构造了一个考虑潮汐、中尺度涡和地形影响下的南海底部环流诊断模型。在该模型中,潮汐混合和涡致混合引起的垂直速率用一个类似的改进参数化方案来表示。该模型结果显示在南海深层吕宋海峡"深水瀑布"和斜压影响最大,潮汐作用和中尺度涡影响次之,风场的影响最小。斜压影响的整体效应与其他因素相反。潮汐混合与涡致混合具有明显的地形依赖性。潮汐混合主要集中在南海北部海盆地形较为陡峭的陆坡区和南海中部海山区,而涡致混合主要集中在海盆西边界区以及中部海山区。在不考虑吕宋海峡"深水瀑布"、潮汐和中尺度涡的情况下(对应吕宋海峡关闭),南海底部环流为反气旋式环流。考虑吕宋海峡"深水瀑布"后,南海底层环流为气旋式环流,而潮汐混合和涡致混合起到加强整个气旋式环流强度的作用。此外,该模型还给出了南海底部环流量级大小与地形坡度之间的密切关系,即地形坡度较大的地方,其流速也大。这对于现场观测有着一定的参考意义。最后,本文用尺度分析的方法从理论上分析了该模型的适用性,证实了该模型具有一定的可靠性。     

吕宋海峡及周边海域湍流混合的时空分布特征研究

利用1992—2002年的温盐深数据与2012—2016年的Argo数据,基于细尺度参数化方法研究了吕宋海峡及周边海域(12°—30°N,115°—129°E)湍流混合的时空分布特征,并分析了地形粗糙度、内潮以及风输入的近惯性能通量对湍流混合的影响。结果表明,吕宋海峡和东海陆坡处具有强混合的特征,扩散率高达4×10~(-3) m~2/s,主要是由内潮产生导致的,其中吕宋海峡主要是M2、K1和O1内潮的贡献,而东海陆坡处主要是M_2内潮的贡献;南海北部也呈现较强的混合,且陆坡处的混合比海盆高1—2个量级;南海中央海盆和离岸的菲律宾海混合较弱,扩散率为O (10-5 m2/s)。此外,在研究区域内,湍流混合的年际变化和季节变化均不明显,且混合扩散率与风输入的近惯性能通量未表现出明显的季节相关。     

吕宋海峡黑潮季节变化初步分析

本文根据吕宋海峡所处海域(17°~23°N、117°~122°E)1、4、7、10月的0、100、500m流场图、南海北部和台湾以东海域(17°~30°N、110°~130°E)逐月标准层温度场以及1、4、7、10月平均SSH场等相关资料,分别从冬、夏、春秋三种季节描述吕宋海峡黑潮流的季节特征,并试图从黑潮产生的机制着手,结合季节性风场及实际温盐分布状况,分析吕宋海峡黑潮的季节变化原因以及吕宋海峡黑潮对南海与西太平洋之间的物质能量交换过程的影响。     

热带气旋影响吕宋海峡输运的研究进展与展望

吕宋海峡是连接南海与西太平洋的唯一深水通道,也是调节南海环流及其热力特征的关键海洋通道。在大尺度西边界流、中尺度涡、热带气旋等众多因子的共同影响下,吕宋海峡输运表现出显著的多时间尺度变率特征,其中热带气旋是影响该海域强烈且频繁的天气过程之一,解析吕宋海峡输运与热带气旋之间的动力联系也是近年来南海海洋研究的热点之一。本文主要从吕宋海峡附近热带气旋活动特征及其对黑潮、吕宋海峡附近环流结构、吕宋海峡输运的影响等方面回顾最新的研究进展。最后,本文认为接下来应当在热带气旋调制吕宋海峡输运的机制,以及对吕宋海峡输运年际变化的贡献等方面加强研究。     

海洋模式的水平分辨率对吕宋海峡深层环流数值模拟结果的影响

基于南海观测得到的垂向混合率修改KPP垂向混合方案,利用大洋环流模式HYCOM首次模拟得到了吕宋海峡深层环流的空间分布特征,并通过3个不同水平分辨率的实验(1/6(°)、1/12(°)、1/24(°))讨论水平分辨率对模拟吕宋海峡深层环流空间结构的影响。模拟结果表明:(1)1/6(°)水平分辨率过于粗糙,无法分辨巴士海峡和台东海峡地形特征,无法得到吕宋海峡深层环流的空间分布特征;(2)1/12(°)的水平分辨率可以很好的分辨吕宋海峡和台东海峡的地形特征,模拟得到吕宋海峡深层环流的空间分布和流场特征;(3)1/24(°)水平分辨率的模拟结果表明,更高的水平分辨率不会改变吕宋海峡深层环流的空间分布和主要出入口的垂向结构,只是会显示更细节的环流结构。1/12(°)和1/24(°)水平分辨率的模式结果都表明,西北太平洋深层水通过巴士海峡和台东海峡进入吕宋海沟,年平均流量分别为1.1和0.4Sv,然后沿吕宋海沟向南海方向流动,最后主要通过位于恒春海脊上的2个缺口进入南海,年平均流量分别为0.5和0.9Sv。     

吕宋海峡上层海洋对于台风南玛都响应的观测分析与数值模拟试验

利用海洋模式POM模拟了吕宋海峡上层海洋对历经其上的2011年8月1111号台风南玛都的响应过程。基于2个方面进行了模拟实验,其一是吕宋海峡上层海洋对固定大小及位置的台风风场响应;其二是吕宋海峡上层海洋对台风南玛都移动期间的响应。并分析了台风南玛都的风场和海洋响应南玛都的表层流场、SST及SSS。研究结果表明:(1)吕宋海峡上层海洋对台风风场结构不对称的响应表现出吕宋海峡上层海洋右侧的流速要远大于左侧,海流和台风一样具有右偏特征。海洋表面温度(SST)下降2~7℃,下降的空间范围直径在百公里,表现为右强左弱的不对称性。(2)上层海洋对驻台风的响应过程中,海洋流场及SST达到能量的极值后,会触发1个反气旋流场控制吕宋海峡,SST经过约10d时间恢复到初始态。(3)上层海洋对台风移动过程的响应表现为1个随台风移动的海洋流场,海流的强度和SST下降的幅度都较小,海流气旋式结构沿着路径有一定的拉伸,并且在路径后方出现尾流。     

理想台风驱动的涡旋对吕宋海峡黑潮影响的数值研究*

吕宋海峡以东即北太平洋热带地区常年存在着大量的涡旋,这些涡旋在向西运动的过程中遇到吕宋海峡黑潮后是否会穿越黑潮进入南海值得研究。文章用数值模式来模拟吕宋海峡的黑潮以及吕宋海峡以东的众多涡旋,结果表明没有一个涡旋可以穿越吕宋海峡进入南海。在此基础上引入了一个理想台风风场,通过风应力旋度的形式驱动出强劲的气旋式和反气旋式涡旋,这两个涡旋分别添加在源区黑潮附近,也是在源区黑潮流量最小的8月。以往研究表明,黑潮流量小而涡旋强劲的时候涡旋容易穿越吕宋海峡进入南海,但由何种原因产生的涡旋可以穿越吕宋海峡难以确定;而文章的数值计算结果表明,即使在黑潮较弱的夏季8月,由风应力旋度产生的中尺度涡,无论是气旋式还是反气旋式,都受到了吕宋海峡的阻挡而难以穿越。     

基于PSR模型的围填海对海洋资源影响评价方法研究

利用PSR模型中压力、状态、响应相互作用的关系阐述围填海开发活动对海洋资源的影响,基于压力、状态、响应子系统确定并标准化处理了影响评价指标,根据判断矩阵分析结果赋值了指标权重,构建了围填海开发活动对海洋资源影响的评价体系,应用该评价体系进行了福建省福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响分析,评价结果表明福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响较小.     

基于PSR模型的围填海对海洋资源影响评价方法研究

利用PSR模型中压力、状态、响应相互作用的关系阐述围填海开发活动对海洋资源的影响,基于压力、状态、响应子系统确定并标准化处理了影响评价指标,根据判断矩阵分析结果赋值了指标权重,构建了围填海开发活动对海洋资源影响的评价体系,应用该评价体系进行了福建省福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响分析,评价结果表明福清湾及海坛峡海域围填海开发活动对其海洋资源的影响较小。     

基于WebGIS的地学虚拟环境研究

在介绍了WebGIS和地学虚拟环境技术特征的基础上,研究了WebGIS技术在地学虚拟环境中的应用。从系统结构、用户界面、数据模型等三个方面,对WebGIs技术用于地学虚拟环境的深层次系统框架进行了研讨,并对WebGIS技术与地学虚拟环境技术进行结合的实际过程进行了说明。     

测量无人艇研究进展综述

主要基于船体、航速、续航能力、作业海况、搭载仪器、操作方式以及主要用途等方面,详细阐述了国内外测量无人艇的技术参数,分析了国内无人艇的不足和重点攻克的技术,以及螺旋桨、喷泵两种推进方式的优缺点;分析了测量无人艇艇型、自动控制、载体总体设计及集成、环境感知、通信等关键技术及实现途径;指出测量一体化、智能化水平的提升、水陆一体化测量技术、组网测绘为测量无人艇未来的发展方向。     

海水养殖对沿岸生态环境影响的研究进展

综述国际上海水养殖对沿岸环境影响的研究进展 ,并结合中国实际探讨减少养殖污染和海水养殖业可持续发展的途径。海水养殖主要通过有机物和营养物的排放、化学药物的使用、养殖动物的逃逸、红树林的破坏等途径对沿岸生态环境产生负面影响。为减小这一影响 ,认为应采取提高人工饲料的质量、单一养殖系统结构优化和复合养殖系统的结构优化、处理养殖排放水、海岸带综合治理等措施。     

福建海水养殖鱼类本尼登虫病研究

对福建海域网箱养殖鱼类本尼登虫病(Benedeniasis)进行了研究,调查发现6种本尼登虫病原,完成新本尼登虫季节感染动态和生活史的研究。研究结果表明,鱼群本尼登虫自然感染率平均52．14％,最高感染率达100％。考察结果说明福建海域网箱养殖鱼类本尼登虫的感染和流行与渔区海水温度和降雨量关系最大,福建海域在一年中的6月至10月份是网箱养殖鱼类本尼登虫病感染和流行的高峰季节。     

海洋磁力异常逼近方法研究

通过对常用的数值逼近方法的分析和研究,针对海洋磁力测量的特点,仿真计算分析了移动曲面法、Hardy多面函数法、Shepard法和Kriging法在不同情况下的插值精度。同时,给出了一个实例来计算分析四种逼近方法插值精度。仿真与实例计算结果表明,已知点的分布情况及磁异常变化情况不同时,四种逼近方法的插值精度是不同的。针对不同的情况,本文总结出了适合于海洋磁力异常逼近的方法。     

基于ANSYS的淤泥质海底海床基吸附力研究

为了解决海床基在淤泥质海底的吸附力问题,利用ANSYS软件,采用接触分析、三维十节点实体单元以及Drucker-Prager模型模拟淤泥结构,分析了海床基在淤泥质海底的吸附力大小,然后与经验公式比较,证明了ANSYS对海床基吸附力分析的可行性;海床基在不同工况下的吸附力模拟对海床基的回收方式及结构优化等方面提供了一定的指导。     

基于数据库的地形图制图研究

GIS数据和制图数据之间的差异是基于GIS数据库实现地图制图输出的难点。分析了当前基础地理信息数据建库的情况及其适用于基本比例尺制图的特点,充分利用了ArcGIS提供的地图表现功能,探讨了ArcGIS环境下基于Geodatabase数据库实现基本比例尺地形图制图的方法,并采用ArcObjects作为二次开发的平台,设计开发了基于GIS数据库的基本比例尺地形图制图模块。     

Test Study on Current Force on Mooring Ships

In respect of an offshore berthing pillar, the test study result of current force acting on mooring ships is described in this paper. Empirical and semi-empirical relationships of current force coefficient are given according to the angle between the flow direction and the ship's longitudinal axis, which are coincident with the result of theoretical analysis.