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。     

厦门湾潮、余流及其对泥沙、污染物质迁移的影响

随着厦门经济特区建设的发展,如何合理迅速地开发利用厦门湾,已成为厦门市急需深入研究的课题。其中,港口建设、交通运输、环境保护、生物资源的保护和开发利用等等无不与潮、余流情况密切相关。由此可见,潮、余流的调查研究是关系到厦门湾开发利用的基本问题之一。一、资料来源     

渤海、黄海和东海的潮余流特征及其与近岸环流输送的关系

渤海、黄海和东海是西北太平洋陆缘海,有宽广的大陆架,太平洋潮波长驱直入,在大陆架海域形成显著的潮汐运动,由此而产生的潮余流输送在许多地区显示出重要作用。已有很多学者(方国洪等,1985;黄祖柯,1992)用数值方法计算过渤海的潮波运动,并给出了那里的潮余流分布。渤海的潮余流计算大体上有两种方法:(1)用二维或三维潮波运动方程组计算潮汐和潮流,然后再计算欧拉潮余流(方国洪、杨景飞,1985;于克俊、张法高,1987;黄祖柯,1992);(2)以弱非线性三维拉格朗日平均流理论为基础,计算拉格朗日潮余流,它不仅包括最基本的欧拉余流,而且还包括在浅水比较显著(与欧拉余流同量级)的斯托克斯漂移速度和高阶的拉格朗日漂移速度订正值(郑连远,1992;王辉等，1993)。上述两种方法理应给出大体相近的潮余流分布,但从现有的计算结果来看,这两种方法在渤海给出了几乎完全相反的潮余流输送。 汤毓祥(1990)曾计算过南黄海和东海大陆架区的M2分潮余流,并考虑了斯托克斯速度漂移对它的影响,所得结果和已知的南黄海环流概况颇有相似之处,但由于计算边界取在东海大陆架外缘,那里的潮余流可能失真较大。Chio (1980) 也曾给出过渤海、黄海和东海大陆架区的欧拉潮余流分布,但由于他的开边界也取在东海大陆架外缘,面且他给出的潮汐、潮流数值在靠近中国大陆一侧,误差较大,因此所得潮余流也不能令人满意。 最近,我们完成了包括渤海、黄海和东海全海区的潮汐、潮流二维数值计算工作(Zhao et al,1993),与实测资料相比,其结果达到的准确程度,无论在潮位还是在潮流方面都比较好。本文以这一数值计算结果为基础,给出了渤海、黄海和东海全海区的潮余流分布，同时还讨论了潮余流与近岸环流的关系。     

东中国海潮余流自适应数值模拟

以自适应数值模型首次计算整个东中国海三维 M2 分潮潮致 Euler余流、Stokes漂流和L agrange余流 ,并分析各海区 L agrange余流的特征。渤海 M2 分潮致 L agrange余流在整个海域基本形成一个大的逆时针环流系统 ;辽东湾有一个逆时针流环。在黄海 ,潮致余流也是黄海环流的重要组成部分。在东海的东北部 ,潮致余流有强化对马暖流的作用 ;在台湾北部海域 ,潮余流对台湾暖流有强化作用。在近海海域 ,由于复杂地形的作用 ,潮流非线性作用加强 ,潮余流的量值有较明显的增加。计算结果表明 :在浅水区域 ,Stokes漂流较大 ,Euler余流与 Lagrange余流差别显著     

渤海海峡拉格朗日余流的数值模拟

本文首先用二维非线性模式对渤海海峡的M₂分潮进行数值模拟,求得逐太阴时潮位和潮流场,进而导出欧拉型的潮余流,计算结果与实测资料符合良好. 在潮流模拟的基础上,对海峡中投放的标识质点的拉格朗日运动进行数值跟踪,获得典型潮时起算的拉格朗日漂移和拉格朗日余流,与欧拉余流相似,拉格朗日余流也呈北大南小之势,但二者的量值并不相同.对于确定的潮流场,欧拉余流是定常的,而拉格朗日余流却是潮位相的函数.     

基于FVCOM的厦门湾及其周边海域三维潮流数值模拟

基于非结构三角形网格、干-湿判别技术和有限体积法的FVCOM（finite volume coastal oceanmodel）海洋数值模式,建立了厦门湾及其周边海域高分辨率（30 m）的三维潮汐、潮流数值模型.模拟结果同该海域2个验潮站和4个连续海流站的观测资料符合良好,较好地反映了厦门湾及其周边海域潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,并给出了M2、S2、K1、O1共4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆、最大可能潮流流速及表、底层潮余流分布.厦门湾及其周边海域属正规半日潮类型,4个分潮的最大潮汐振幅分别为200、65、36、29 cm,厦门湾内外迟角差分别为20°、25°、18°、10°;镇海角至围头角连线东南侧湾口区为逆时针旋转的驻波,西北侧湾内为前进潮波.湾内潮流属正规半日潮流,湾口区潮流以逆时针方向的旋转流运动为主,湾内各水道为往复潮流,椭圆长轴与水道走向一致,4个分潮流表层最大流速分别为201、51、34、25 cm/s;九龙江口区3条港道内的流速以南港最大;表层余流大于底层余流,二者水平分布形态基本一致,都为北进南出.     

北部湾潮致、风生和热盐余流的三维数值计算

基于二阶湍流闭合模型计算涡动粘性系数的POM三维水动力模式，研究采用细网格，考虑了6个岛屿的影响，海底磨擦系数进行划片取值，把作为强迫力的潮汐、风力和热盐统一在一个模型中，诊断计算并获得了北部湾三维潮致－风生－热盐余流。用实测资料对计算结果进行了验证，显示了本研究结果的合理性。同时给出了潮致余流、风生流和热盐余流，并且对各因子的作用做了比较和分析，结果表明风生流占主要成分。     

东海M2分潮的数值模拟

本文使用一种二维、非线性潮汐模式研究了东海的M_2分潮。所得结果与观测值符合良好。通过对计算结果的分析,给出了该海域潮汐、潮流和潮余流的主要特征。     

基于走航ADCP资料的厦门内湾东西口门海域潮流与潮致余流特征分析

应用厦门内湾东西3个口门断面（五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡）一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为主,断面深槽为主流通道,M2分潮最大可能流速均沿主流深槽向左右岸递减,三断面中以鼓浪屿—轮渡断面最为强劲,平均值为46 cm/s,五通—下店断面次之为43 cm/s,嵩屿—鼓浪屿断面最弱,仅为33 cm/s.该半日潮波进入厦门内湾首先在鼓浪屿—轮渡断面达到最大值,出现时间在月中天后2.1 h,其次为五通—下店断面2.7 h,最后为嵩屿—鼓浪屿断面3.3 h.再者地形变化剧烈的嵩屿—鼓浪屿断面M2分潮非线性运动较强,浅水分潮的幅度增大.潮波的非线性效应又衍生了非周期性的潮致余流,该余流在厦门内湾东西口门有较为稳定的存在,且表现为近岸区流幅大,潮流通道内小,嵩屿—鼓浪屿与鼓浪屿—轮渡断面均值为9 cm/s,五通—下店断面均值为5 cm/s,同时各个断面余流均存在使内湾海水正常更替,沿断面法向一分为二,一进一出的态势.基于本次观测结果计算出一潮周日厦门内湾东西口门余流通量为76.156×10^6m3,净潮通量为69.591×10^6m3,相对偏差小于8.6%.     

浙闽沿岸潮余流的空间变化

利用非结构网格海洋环流模式(FVCOM),研究了浙闽沿岸潮余流的空间变化及其生成机制。结果表明,浙闽沿岸的潮余流具有明显的水平二维特征。根据潮余流的流速和方向,浙闽沿岸的潮余流可分为3个区域,自东北向西南,依次为区域I、区域II和区域III。区域I和区域III的潮余流较强,前者流速为0.6~2.5 cm/s,方向沿等深线指向西南;后者流速为0.5~1.5 cm/s,方向沿等深线指向东北。区域II的潮余流较弱,均小于0.6 cm/s,方向自岸向海逆时针旋转,离岸较近区域方向指向西南,离岸较远区域方向指向东北。结合浙闽沿岸的潮余流和海底地形进行分析,发现潮余流与地形β效应ddx1H成正比,这与前人研究获得的海底地形对潮流的整流机制相符合,表明浙闽沿岸海域陡峭的海底地形对潮流有明显的整流作用。     

Wind Fields over Funka Bay and Their Effect on Water Circulation in the Bay

Horizontal wind fields over Funka Bay during cold air outbreaks were simulated using a 3-D meso-scale atmospheric model. The simulated wind fields over the bay have a positive curl in the north and a negative curl in the south. These wind fields were used to simulate the current in Funka Bay using a barotropic ocean model. The simulated current pattern was composed of two vortices—one with anti-clockwise vorticity in the north and the other with clockwise vorticity in the south—and was in the opposite direction to that simulated by the uniform wind fields. This is because the wind stress curl effect on the vorticity production in Funka Bay opposes and overwhelms the bathymetry torque effect during cold air outbreaks. These results show that the non-uniformity of the wind fields caused by the land topography around a shallow lake or bay cannot be neglected in simulating its currents.     

青岛海湾大桥对胶州湾潮汐、潮流及余环流的影响预测——Ⅰ.胶州湾及邻近海域的潮流

根据崂山头、朝连岛、灵山岛一个月的潮位资料,采用三角形网格的分步杂交方法,建立了胶州湾及邻近海域的二维变边界潮流数值模型。并模拟了大、中、小潮三种潮汛条件下的潮流场,水位场及余流场。得出了胶州湾高潮水域面积、潮间带面积,湾口累积流通量等有关参数。     

湛江湾填海工程对水动力条件的影响预测

建立了湛江湾二维全流水动力学模型,模拟了湛江湾宝满码头填海工程前、后的水动力场。通过工程前后的流场比较,预测了围填工程对水动力场的影响,并优选了围填方案。     

E1 Ni■o期间热带西太平洋海流对不同季节风场响应的数值模拟

本文试用二维绝热模式,用 KWBC 风场资料研究了1987年 E1 Ni■o 期间热带西太平洋表层流系对冬、春、夏、秋季风场的响应特征.模拟结果表明;在1987年 E1 Ni■o 期间,赤道附近东向流加强了,西向流减弱了;冬季东向流距平比夏季强度大,纬向范围小且位置偏南;模拟海流及水位分布特征与中、美海-气相互作用热带西太平洋联合调查及 Wyrtki 的观测基本一致.     

广西近岸海域潮流数值模拟

采用有限元三角形网格的分步杂交方法,建立了广西近岸海域的二维潮流数值模型,计算值与实测资料符合较好。采用主要分潮组合输入,模拟了研究海域的平均潮潮流场。模拟结果表明:涨急时,潮流向为东北方向,最大涨潮流速为74cm/s左右;落急时,潮流向为西南方向,最大落潮流速约100cm/s,落潮流速大于涨潮流速。近岸区域潮流为往复流,离岸边越远潮流越接近旋转流。     

海水中A3钢样阴极保护电化学场的二维有限元计算

有限元法已被证明是计算阴极保护场中电位、电流密度分布的有效方法。作者建立了二维的有限元数学模型,并讨论了模型中电化学场的非线性边界条件的处理和非线性方程组的迭代法解法。用构建的模型对简单的阴极保护模拟体系进行了分析,得出了较合理的结果。     

海洋背景磁场模拟计算及东中国海表层磁场分布

海洋中海水的运动会切割地球磁场,生成微弱的电场,进而在海洋内部和周围空间激发感生电磁场,即约为地球磁场一万至十万分之一的微弱海洋背景磁场.文中针对海洋背景磁场的生成机制及近几十年来对海洋背景磁场的理论研究,结合世界磁场模型WMM2005,模拟计算了三种典型的海洋运动--海浪、海流、内波所产生的感应磁场,建立了海洋背景磁场的数值计算模型,并在此基础上设计开发了海洋背景磁场的模拟计算软件.最后用卫星多传感器资料驱动普林斯顿海洋动力学模式,得到的东中国海2005年海洋表层环流数据,模拟计算了东中国海海表层磁场分布,对其磁场变化与分布规律作了简要分析.     

海底大型多金属硫化物矿体内的流体过程

海底多金属硫化物矿体内热场和流场分布控制着多金属硫化物矿体的形成过程和成矿机制.在大洋钻探计划(ODP)和已有模拟实验研究的基础上,构建了一个具有三层结构的非均质海底多金属硫化物矿体模型,并利用地下热水系统体系模拟软件(Hydrothermal)模拟了不同渗透率情况下多金属硫化物矿体内部热场和流场的形态特征.模拟结果表...     

利用SWAN波浪模式研究北部湾海域台风浪场的波浪方向谱特征

以高精度再分析风场为驱动，利用SWAN模式模拟了台风“达维”Damrey（2005）经过北部湾海域时的波浪场。通过与实测的风和波浪实测对比发现，波浪后报结果与实测结果符合较好。文章给出了台风浪期间波高、周期、波长和波向等要素的分布特征，讨论了以台风眼为中心不同海域的波浪方向谱特征。本文最后分析了台风期间实测波浪能谱的变化特征。     

The circulation of the western Mediterranean Sea in spring 2005 as inferred from observations and from model outputs

In situ observations and numerical model simulations have been used to study the circulation of the western Mediterranean Sea during April–May 2005. A hydrological survey and direct current measurements carried out in the western Mediterranean Sea are analyzed with an inverse box model. The model result is a mean circulation of the region during spring 2005 along with simultaneous evaluation of water fluxes through eight transects and associated uncertainties. In order to evaluate the consistency of the results and the weight of currents at shorter temporal and spatial scales, an inter-comparison of differently achieved results is performed. The inverse solution is evaluated against both instantaneous current measurements and simulated velocity fields from a General Circulation Model. The results obtained and the general agreement between the three approaches are encouraging and confirms that the inverse box model is a powerful instrument to investigate flow fields in wide areas of the sea. The picture coming out confirms the previous qualitative knowledge on the mean circulation at all levels, providing, in addition, robust quantitative estimations of the water masses fluxes throughout the western Mediterranean basin.