用单站测量确定近海内潮波的方向和速度

本文从不可压缩流体连续方程出发,提出一种确定近海内潮波的方向和速度的方法,并根据单站的海流计阵列及测温链的测量进行了检验。本文限于潮流占主导的近海水域,在强温度层结条件下展开讨论,将海洋分为上、下等温层,层间以其平衡位置位于温跃层中央处的等温线为界,得出下、上层全流平均值的差Δu、Δv,基于潮波是透底长波,Δu、Δv中应不再含潮流成分,W_T(z)取一级近似和内潮波按波包处理,得出内潮波引起的切变效应与等温线起伏之间的统计关系式AΔu_I+BΔv_I=ζ,波向及波速,由φ_Ⅰ=arctgA/B,c_Ⅰ=H₁H₂÷(H(A2+B2)1/2)求得,经L₃站两次实测证明:单站测量确定内潮波是可行的,所算出的φ_Ⅰ与Slick走向大体一致。     

内潮动力机制的数值研究

结合南沙群岛海域出现的内潮现象 ,利用一个两层数值模式 ,通过数值试验来探讨潮汐性质、水体的层结程度、跃层所在的深度、风应力等因子对陆架坡折处内潮特性的影响 ,结果表明 :内潮的波动周期只与海区的潮汐性质有关 ;风应力、非线性效应以及正压潮源地的深度等都可改变内潮的波动振幅 ;内潮的波动振幅随海区的水体层结程度及温跃层所在的深度不同而改变     

内潮动力机制的数值研究

结合南沙群岛海域出现的内潮现象,利用一个两层数值模式,通过数值试验来探讨潮汐性质,水体的层结程度,跃层所在的深度,风应力等因子对陆架坡折处内潮特性的影响,结果表明:内潮的波动周期只与海区的潮汐性质有关,风应力,非线性效应以及正压潮源地的深度等都可改变内潮的波动振幅,内潮的波动振幅随海区的水体层结构程度及温跃层所在的深度不同而改变。     

象山港潮波响应和变形研究──Ⅰ.观测和分析

利用实测资料分析了象山港海湾对潮波的响应和湾内潮波变形.结果说明象山港对外海传入的半日潮波的振幅有明显的放大作用.M₄和MS₄两个浅水分潮在湾内快速增长造成了潮波变形和潮不对称性.潮波非线性的沿程变化和不同区域的潮能耗散说明湖滩与潮波变形关系不大,而湖波非线性在牛鼻水道中的增强对湾内潮波变形是重要的,1/4日分潮在湾内的共振作用也对M₄和MS₄两个浅水分潮起了放大作用.     

莫桑比克海峡及其邻近海区正压潮流数值模拟与能量收支分析*

莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M₂分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S₂分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M₂和S₂半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M₂ (S₂)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S₂分潮潮能通量的量级大约为M₂分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M₂ (S₂)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。     

象山港潮波响应和变形研究 Ⅲ.潮滩位置和平流效应对M4分潮的作用

通过半封闭矩形理想海湾的潮波运动数值模拟,分析了潮滩及平流效应对M₄分潮的生成和增长的影响.结果说明潮滩的作用不但依赖本身的规模和湾内潮波非线性的强弱,而且与潮滩在湾内所处位置关系很大.在存在M₄分潮共振的海湾中,平流效应可以抑制共振对M₄分潮的放大作用.     

南海潮汐特征的初步探讨

本文以英版潮汐表上刊出的调和常数为主,选取了320个站资料,计算了南海的潮汐性质、潮差,半日潮和日潮的同潮时线、潮差,并用等高线法,绘制了M₂、S₂、K₁、O₁分潮图,从而较好地展现了潮汐的分布规律.在南海北部,汕头以南海区发现了一个新的半日分潮(S₂)无潮点.海区的潮波运动,以前进波为主,由北向南传播,到了沿岸海湾,因受地形等影响变成驻波.与以往文献比较,更准确地揭示了本海区的潮汐特征.     

珠江三角洲网河区径流潮流相互作用分析

在大量实测资料基础上采用小波分析方法对珠江三角洲网河区径流与潮汐的相互作用进行分析,得出如下结果:网河区潮差和潮位的周期变化既有典型潮汐的半日周期和全日周期以及半月周期,也有径流量的周期变化如64.8 d的周期变化,即同时具有径潮的周期变化.不同河段潮差及各分潮波振幅与径流量的大小具有明显的反相关关系,径流量越大,潮差越小,三水站潮差随流量以-0.0002的速度减小,网河区下游河段则减小得较慢.上游径流量越大,因克服径流的阻碍作用而消耗的能量越大,潮汐作用强度迅速减弱,各分潮潮波振幅和潮差沿程减小越快.随着径流量的增大,三水站潮簇D₁,D₂和D₄的振幅明显减小,D₂的振幅衰减得最快.     

南黄海西部日照至连云港海域的春季温跃层和化学跃层

利用2016年5月5个站位的温盐深(CTD)和海流(ADCP)同步测量资料,分析南黄海西部日照至连云港海域温跃层和化学跃层的日内生消过程及强度变化,探讨深层水温度、盐度的周期性变化及其与潮流的关系。结果表明:南黄海西部海域在5月已存在日内生消的温跃层和溶解氧(DO)、pH跃层。温跃层厚度为2～4 m,层位水深为4～7 m至7～10 m之间波动,跃层强度最大可达0.80℃/m。DO跃层和pH跃层位于温跃层之下,水深为10～14 m,两者的形成在时间上和深度上具有一定的同步性,且不受温跃层控制。在DO跃层之上,氧浓度在白天都保持在相当高的水平,甚至处于过饱和状态,但存在显著波动,其峰值并不出现在表层(0～2 m),而是位于次表层(2～14 m)。在DO跃层之下,氧浓度低且稳定,约为4 mg·L-1,向下呈缓慢降低的趋势。pH跃层表现为垂向上的快速跳变,包括向下的正跳变和负跳变,强度最大值可达0.03～0.04个pH单位。小潮期间,温跃层稳定,强度较大;大潮期间,温跃层强度明显减弱,稳定性变差;这表明潮流的增强对温跃层有明显的抑制和破坏作用。深层水的温度、盐度等参数存在日内周期性变化,与潮位变化同步,是潮流驱动下水体水平对流的结果。     

潮优型河口动力对水深变化的响应机制研究——以葡萄牙Guadiana河口为例*

强人类活动(如航道疏浚)和自然气候变化(如海平面上升)对近岸河口环境不同影响的辨识是目前河口海岸学研究的热点和难点问题。在地形概化和动力简化条件下, 解析模型能够快速辨识强人类活动和自然气候变化对河口环境的影响, 它是探讨河口动力过程对外界干扰的响应机制的重要工具。本文基于前人对葡萄牙Guadiana河口不同分潮之间非线性相互作用的研究, 采用一维水动力解析模型探讨河口不同分潮潮波传播过程对水深变化(模拟航道疏浚和河道淤积过程)的响应机制。研究结果表明: 平均水深$\overline{h}$的变化影响无量纲河口地形参数γ和摩擦参数χ, 进一步影响河口动力参数包括潮波振幅参数ζ、流速振幅参数μ、波速参数λ、潮波振幅增大/衰减率参数δ以及流速与水位之间的相位差?等; 平均水深变化对河口中下游段(x=0~60km)的潮汐动力影响较大, 而对河口上游段(x=60~78km)影响较弱; 主要半日分潮(M₂、S₂、N₂)对水深变化的响应略大于全日分潮(K₁、O₁); 航道疏浚幅度小于2m时, 对河口潮汐动力格局影响不大, 而当疏浚幅度大于2m时, 将对河口潮汐动力格局及水环境(如盐水入侵等)产生较大影响; 河道淤积将导致潮汐动力减弱, 流速振幅、潮波振幅及传播速度减小, 流速和水位之间的相位差也减小。     

A three-layer model for the thermal structure in the Huanghai Sea

A one-dimentional three-layer model for the thermal structure in the Huanghai Sea is presented in this study, me model consists of the upper mixed layer caused by heating and wind mixing, the lower mixed layer driven by tidal mixing, and the thermocline with certain thickness. The entrainment velocities of the upper and lower layers are obtained respectively. The results show that the model is capable of describing the development and decline processes of the seasonal thermocline in the Huanghai Sea, simulating successfully the Huanghai Sea Cold Water Mass, the nearshore front and surface cold water off North Jiangsu and explaining reasonably their formation mechanisms as well as the strong thermocline off Qingdao. It is suggested that the tidal mixing plays key role in the formation of the nearshore front off North Jiangsu and the strong thermocline off Qingdao. The wind mixing and the tidal mixing make the lower layer water with high nutrients go up to the upper layer. This physical process may be sig     

Numerical simulation of fluctuation and undulation of the thermo-cline under tide (tidal current) action in the Bohai Sea

Besides seasonal variation, instantaneous variation of thermal layer will occur under the effects of tide, tidal current and wind disturbance. In this study the numerical simulation has been first carried out on fluctuation and undulation of thermal layer under influence of tide (simultaneous input of 8 tidal components). The study reveals the geographic distribution of thermal layer fluctuation in the entire study region and temporal and spatial variations of the undulation in tidal period superposing on the fluctuation. Especially, the wave with large amplitude simulated is consistent with observation in the channal and the sea areas with a convex coastline and complex variation of depth, internal relations of tide, tidal current, residual current as well as the factors such as geography, and the fluctuation of thermal layer is induced by residual current due to unsymmetry which occurs as a result of the tidal movement in lower layer influenced by friction and geography, meanwhile, analysis indicates     

中国东部边缘海潮波系统形成机制的模拟研究

以三维高精度潮波数值模拟为基础,动用系统分析方法和地理信息系统技术,对影响中国东部边缘海潮波系统的因素,包括入射潮波、科氏力、海区地形、岸线形状及底摩擦等,进行了模拟试验。结果表明,它们对潮波系统的模式有不同程度的作用,其中科氏力的有无、岸线形态的变化和水下地形的巨变化对潮波系统有重要影响。研究认为,中国东部边缘海潮波系统是一个海－潮相互作用的整体;在一定的入射潮波条件下,该区的海区条件、特别是岸     

Annual cycle of stratification and tidal fronts in the Bohai Sea: A model study

In general, competition between buoyancy mechanisms and mixing dynamics largely determines the water column structure in a shelf sea. A three dimensional baroclinic ocean model forced by surface heat fluxes and the 2.5 order Mellor-Yamada turbulence scheme is used to simulate the annual cycle of the temperature in the Bohai Sea. The difference between the sea surface temperature (SST) and sea bottom temperature (SBT) is used to examine the evolution of its vertical stratification. It is found that the water column is well-mixed from October to March and that the seasonal thermocline appears in April, peaks in July and then weakens afterwards, closely following the heat budget. In addition, the Loder parameter based on the topography and tidal current amplitude is also computed in order to examine tidal fronts in the BS, which are evident in summer months when the wind stirring mechanism is weak.     

北黄海冷水团环流结构探讨──潮混合锋对环流结构的影响

简述北黄海冷水团环流结构研究现状，指出已有研究成果中的主要问题，然后用一个诊断模型给出了冷水团环流结构，得到冷水团环向主要存在于海洋上层接近冷水团边界处，径向运动也主要存在于断面两端，上层为离岸流，下层为向岸流；冷水团中心的上升流极为微弱，且仅存在于海洋上层，温跃层下的冷水团中心区域的流动极为微弱，几乎为“死水”一般，上述环流结构对冷水团中心部分的温、盐度长期保持不变及跃层底部溶解氧最大值的形成和     

Two-dimensional numerical simulation of vertical distributions of dissolved oxygen in Huanghai Sea

Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｉｎＨｕａｎｇｈａｉＳｅａＬｉｕＫｅｘｉｕ１ａｎｄＺｈａｏＢａｏｒｅｎ１（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪａｎｕａｒ...     

Effects of the surface wave-induced mixing on circulation in an isopycnal-coordinate oceanic circulation model

The influence of the nonbreaking surface wave-induced mixing under the mixed layer on the oceanic circulation was investigated using an isopycnal-coordinate oceanic circulation model. The effect of the wave-induced mixing within the mixed layer was eliminated via a bulk mixed layer model. The results show that the wave-induced mixing can penetrate through the mixed layer and into the oceanic interior. The wave-induced mixing under the mixed layer has an important effect on the distribution of temperature of the upper ocean at middle and high latitudes in summer, especially the structure of the seasonal thermocline. Moreover, the wave-induced mixing can affect the oceanic circulation, such as western boundary currents and the North Equatorial Currents through changes of sea surface height associated with the variation of the thermal structure of the upper ocean.     

西南黄海M2分潮的数值模拟

本文采用普林斯顿大学海洋模式(POM)结合中国海军司令部发布的海图地形资料, 对西南黄海M2分潮进行了三维数值模拟。利用近岸4个验潮站水位资料和一组2008年夏季鲁南海槽中30m水深处潜标测流资料, 对模拟的潮汐和潮流结果进行了对比。模式模拟的M2分潮振幅与青岛、石臼所和吕泗这三个验潮站的实测资料符合良好; 但与连云港验潮站的实测振幅相比, 模拟振幅明显偏小, 推断主要原因是连云港港口实际水深值与海图地形中的水深值相差较大, 造成模拟结果的偏差。模拟的潮流结果与潜标测流资料在上层和中层较接近, 模拟的近底层潮流结构与实测资料相比存在较大偏差, 推断是由于模式的垂直混合系数误差造成的。使用该模式研究了西南黄海M2分潮对模式地形的敏感性, 发现采用海图地形数据和ETOPO5地形数据所模拟的西南黄海潮汐和潮流有显著不同。使用较平滑的ETOPO5地形数据所模拟的结果中, 西南黄海近岸海区M2分潮振幅偏小、相位偏大、潮流偏弱。研究表明, 鲁南海槽的存在增大了海州湾的潮汐振幅, 苏北浅滩对向南传播的潮波起到了阻挡作用。以上两个西南黄海近岸海区地形的重要特征在ETOPO5地形数据中没有被体现出来, 因此造成模拟误差。     

表面波浪对海洋上层混合的作用

A new three-dimensional numerical model is derived through a wave average on the primitive N-S equations, in which both the＂Coriolis-Stokes forcing＂ and the＂Stokes-Vortex force＂ are considered. Three ideal experiments are run using the new model applied to the Princeton ocean model （POM）. Numerical results show that surface waves play an important role on the mixing of the upper ocean. The mixed layer is enhanced when wave effect is considered in conjunction with small Langmuir numbers. Both surface wave breaking and Stokes production can strengthen the turbulent mixing near the surface. However, the influence of wave breaking is limited to a thin layer, but Stokes drift can affect the whole mixed layer. Furthermore, the vertical mixing coefficients clearly rise in the mixed layer, and the upper ocean mixed layer is deepened especially in the Antarctic Circumpolar Current when the model is applied to global simulations. It indicates that the surface gravity waves are indispensable in enhancing the mixing in the upper ocean, and should be accounted for in ocean general circulation models.     

海浪混合参数化的渤海、黄海、东海水动力环境数值模拟

在浪-流耦合的概念下,对Princeton Ocean Model(POM)模式进行改进,增加特征波参数下的海浪混合作用,并把潮流和环流同时模拟,得到了渤海、黄海、东海典型的环流和水文特征,特别是夏季黄海的温跃层现象,夏季长江冲淡水扩展路径以及我国东部海域冬季和夏季典型环流等.研究表明,海浪的作用使海洋上层混合得更均匀,潮流的作用使海洋底层混合得更均匀,二者是温跃层形成的重要原因;考虑潮效应模拟流场,由于潮扩散和潮余流的作用,长江冲淡水路径与实际观测更为符合.