渤海、黄海、东海海面热量平衡的平均状况——Ⅰ.资料处理和计算方法

渤、黄、东海海面热量平衡状况对该海域海洋水文和中国气候有着重要的影响。我们对该海域热量平衡各分量的年平均和年变化进行了计算,并分别就资料处理和计算方法、年平均状况、年变化特征等几个方面进行了分析。本文作为该项研究的第一部分,讨论了所用的资料和计算公式,提出了在稳定温度层结条件下的交换系数的校正方法。     

台湾海峡及邻近海域海面热量平衡分布特征

本文利用1961—1985年历次台湾海峡及邻近海域水文气象调查资料,计算分析了该海域海面吸收辐射、有效回辐射、蒸发耗热、海-气感热交换的时空分布,给出了该海域热量平衡年平均状况和季节变化特征。     

渤、黄、东海年平均海面热量平衡状况及其与海洋环流的关系

用1958—1967年海上调查和船舶报水文气象资料,计算了渤、黄、东海海面热量平衡各分量及其总和的年平均状况;分析了各热量分量的平面分布;估算了各分量的量级;讨论了海面热量平衡与水团分布和海洋环流的关系。结果表明,在海、气界面上,海洋获得的热量主要来自太阳辐射;失去的热量主要是由于海水的蒸发;暖流区海洋失热最多,尤其在黑潮主干区明显。同时还指出,年平均各热量分量的总和基本上反映了海洋环流的形势,而海洋内部的平流热输送为本海区带来大量的热量,从而弥补了通过海、气界面海洋释放给大气的热量。     

南海海-气界面热量平衡的分布特征及其与台风活动的关系

有关南海海面热状况与台风及天气系统之间的关系,早为人们所重视。但对热量平衡各分量进行计算,并分析它们与台风活动之间的关系,所见不多。 本文用1968—1972年船舶观测记录,对南海海域内各水域的热量平衡各分量值进行了计算。并将计算结果联系台风的形成、发展和减弱,作了初步分析。     

黄海底层年平均海温与旬,月平均海温相关性探讨

本文根据１９５８￣１９８７年间所能搜集到的国内外黄海底层海温观测资料,分别计算了该海域７５个分析站点年平均海温与旬,月平均海温的相关系数,并对相关性的年变化和大面积分布进行了分析探讨。还基于年平均海温与旬、月平均海温相关性较好的结论进行了底层海温缺测的插补计算,其结果令人满意。     

西太平洋热带海面热量平衡分析

本文利用1987年10—11月西太平洋考察获得的水文气象资料和海面辐射资料,计算了海气间感热、潜热及海面热量平衡的逐时值及日总量。分析了各通量的逐时变化特征、日变化规律及热量平衡的时空变化特征。分析表明:调查海区的第一阶段热量平衡为负,即海洋失去热量;第二阶段热量平衡为正,即海洋得到了热量。调查海区的热最平衡是东部大于西部。     

热通量计算方法在开敞海域温排水模拟中的应用——以田湾核电站为例

海气热通量对海气的热量交换具有重要的影响,能够很大程度地影响局部海域的热量扩散情况。在滨海电厂所在海域,由于温排水与环境水域温差引起的斜压效应,将对附近海域温度分布、局部环流结构变化等海洋生态环境造成影响,因此现有的数学模型要考虑海气热通量才能更加准确地模拟温排水造成的温升场。本文在了解田湾核电站温排水特点和附近海域潮流特征的基础上,应用FVCOM数值模式,采用《物理海洋学》中的海表面热通量计算方法,建立了田湾核电站附近海域温排水数值模型,对温排水造成的温升进行了模拟。模式考虑斜压效应,在排水口考虑了温排水的叠加效应,通过与实测资料比对表明:该文建立的田湾核电站温排水模型可以较好地模拟该海域的温度变化和温排水造成的温升变化。     

莱州湾海域波浪数值计算

本文利用风资料,采用海浪方向谱方法,对莱湾海域进行波浪数值计算。绘制了北、东北和西北三个方位五十年一遇的风产生的浪的波高和周期等值线分布图,分析该海域的波要素分布状况及变化规律。     

南海表层水温和海面热收支的年循环特征

本文利用30年逐月COADS资料得到的全年各月海洋气象诸要素气候平均资料,计算了各要素场和海面热收支4个分量年平均场和年振幅的空间分布;分析了南海表层水温和海面热量净收支在年循环中的关系;通过调和分析揭示了南海季节变化中年周期(1波)和半年周期(2波)信号的空间结构;从而初步解释了南海SST年循环中的增温、平衡和降温不同时期的变化规律.     

南海南部与外海间的体积和热、盐输运及其对印尼贯穿流的贡献

根据中国近海高分辨率 ( 1 / 6°)环流模式的模拟结果 ,计算了南沙邻近海域与外海之间的海水体积、热量和盐量输运及其对印度尼西亚贯穿流的贡献。研究海域为 0°— 1 4°N的整个南海南部海域。计算得出 ,穿过研究海域流向印度尼西亚海域 ,最终流向印度洋的年平均体积、热量和盐量输运分别为 5 .2Sv( 1Sv =1× 1 0 6m3·s- 1 )、0 .5 7PW和 1 84Gg·s- 1 ,大约占印度尼西亚贯穿流相应输运量的 1 / 4。这一结果表明南海是全球大传送带这一全球海洋最主要热盐环流系统的重要通道之一。从南海流向印度尼西亚海域的通道以卡里马塔海峡为最主要 ,以下依次为巴拉巴克海峡、民都洛海峡和马六甲海峡。大的南向通量主要发生在冬、秋季 ,春末夏初总的通量向北。计算还得出输入本海区的热输运量比输出少 0 .0 64PW ,由这一结果推得 ,通过海 -气界面由大气进入海洋的年平均净热通量约为 30W·m- 2 。     

西太平洋热带海域海-气变换通量的初步分析

本文利用1985年12月下旬至1986年1月下旬中国科学院织组实施的西太平洋热带海域海洋—大气考察期间所获得的常规水文气象资料,计算和分析了海-气交换通量的特征。阐明了海-气交换通量的逐时变化特征,八次定时观测的海-气交换通量的特征;热量交换的逐日变化、平均日变化和交换通量的概率分布。指出了该海域的感热、潜热通量的传输方向及其各自所占的比例。考察期间盛行东北风,海-气间动力相互作用是强的。     

琼州海峡潮流能资源的数值模拟评估

近年来,我国能源消耗量不断的增长使我们更加重视可再生能源的开发利用,而我国近海拥有复杂的海岸线和广阔的大陆架,其中许多海域蕴藏着丰富的潮流能资源。潮流能资源评估则是其电站站址选择、发电量预测等工程设计的首要工作。结合两个站位的潮流实测数据,本文利用FVCOM海洋环流数值模式较好的模拟了琼州海峡潮波传播状况,分析了该海域潮流能资源水平分布规律和时间变化特征,初步估算了该水道的潮流能的理论蕴藏量,并采用FLUX方法对该水道的技术可开发量进行了评估。结果表明,琼州海峡中心海域功率密度高,两岸资源低;可能最大流速、大潮年平均最大功率密度、小潮年平均功率密度和年平均功率密度等特征值分布基本相似;其丰富区域出现在海峡东口南部海域以及海峡中部海域,其中东口南部海域可能最大流速可达4.6 m/s,表层流大潮年平均最大功率密度为5996 W/m²,小潮平均最大功率密度仅为467 W/m²,年平均功率密度为819 W/m²,代表点超过0.7 m/s的潮流流速年统计时间约为4717 h;海峡潮流能资源理论蕴藏量为189.55MW,利用FLUX、FARM、GC方法得到该水道的潮流能可开发量分别为249GW/yr、20.2GW/yr和263GW/yr。     

胶南近岸海域海流实测资料分析及数值模拟计算

基于2005年胶南近岸海域海流的周日连续观测资料,对该海域观测日期内的海流特征、潮流性质及余流特点进行了初步分析;进而在实测资料分析的基础上,利用分步杂交法对潮流场进行了数值模拟计算,展现了M2分潮的潮波系统、潮流椭圆分布、最大流速分布及逐时潮流场。数值计算结果与实测资料分析结果相一致,较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征,对该海域的水动力状况有了更进一步了解,为胶南近岸海域的环境保护规划的制定提供了一定条件下的科学依据。     

烟台北部近岸海域水质(COD及油类)预测

在该海域潮流数值计算的基础上,用二维乎流—扩散模型对烟台北部近岸海域进行了COD(化学耗氧量)及油类污染的数值计算,并对1995年和2000年两个年代的水质状况进行了预测。给出了该海区未来10年内海水水质状况的发展趋势。     

西北太平洋热量收支分量的时空特征

本文根据我们收集的1958—1970年约150万组的船舶水文气象观测资料、计算、分析了西北太平洋热量收支分量的时空特征。在计算蒸发与热交换时,其扩散(交换)系数不是常数,它取决于各海区计算月的风速和大气层结特征。分析表明,本海区海面年总热量差额最大负值中心恰好位于黑潮暖流的主轴附近,正值中心出现在印尼苏拉威西海域,总热量收支差额存在明显季节变化,洋流和东亚季风对这种时空特征的形成起重要作用。     

南沙永暑海区潮汐特征分析

文中对永暑礁海域1988—2011年逐时潮位、风速、气压等观测资料进行统计分析,讨论该海区的潮汐特征。结果表明,南沙海区全日分潮大于半日潮,属不规则日潮,9月平均海平面最高,1月最低,该海区年平均海平面具有上升趋势,上升率为0.16 cm/a,月平均海平面与气压具有显著相关性,月平均潮差与风速具有显著相关性,平均海平面具有1 a的季节变化周期。采用M-K检验法分析该海域年平均海平面的突变特征,突变点为2001年和2008年。功率谱方法得出月平均海平面变化的显著周期为1 a,表明海平面的季节变化是该海域潮汐的主要特征。此外,利用潮位频率分布得到海区设计高水位为75 cm,设计低水位为-85 cm,同时第一型极值分布曲线较好地拟合了南沙海区年最高水位的分布,50 a一遇高水位为120 cm,低水位为-152 cm,给海洋工程设计提供了可参考的设计参数。     

渤海、黄海、东海海面热量平衡的平均状况——Ⅱ.季节变化特征

本文分析了渤海、黄海、东海海面热量平衡诸分量及其总和的季节变化,结果表明,进入海面的太阳总辐射是海洋从海面得到热量的主要来源;海洋从海面失去热量的主要原因,在黑潮海域是海面蒸发潜热耗失引起的,在近海海域,春、夏季海面有效回辐射耗热超过蒸发耗热,秋冬季相反。海气之间的感热交换量较小,冬季较明显。结果还指出,在3—8月海洋计温期,海洋从海面得到热量,在9—翌年2月海洋降温期,海洋从海面失去热量。     

东海海面热量平衡和海水热含量的特征分析

本文利用逐步回归法,把资料进行空间上网格化和时间上同一化处理,计算了1973-1978年东海及黑潮区域海水热含量,并结合海面总的热量平衡季节变化进行了分析。结果指出,在黑潮区域,海洋表面每年有八个月向大气释放热量。冬季海洋对大气的影响比夏季大。     

胶南东部近岸海域实测海流分析及潮流场数值模拟

基于2005年胶南东部近岸海域的测流资料，分析了该海域的海流、潮流及余流特征，在此基础上，进行了潮流场的数值模拟，展现了M2分潮的潮波系统、潮流椭圆分布、最大流速分布和逐时潮流场。计算结果与实测结果符合良好，较好地反映出该海域M2分潮潮流场时空分布的基本特征。对该海域的水动力状况有了更进一步了解，为胶南近岸海域的环境保护规划的制定提供了科学依据。     

黄、东海热量平衡对海水温度变化贡献的估算

用多年平均水温和海面热量收支资料,计算了黄、东海热量平衡,估算了海面热量收支、海洋平流热输送、水体内部涡动热扩散等对水体温度变化的影响,讨论了冷暖水体分布和海洋平流热输送分布的概况.结果指出:秋冬季节,水温迅速下降的原因主要是海面蒸发耗热和南向的冷平流热输送;春夏季节,水温迅速上升的原因主要是进入海面的太阳总辐射的增加和北向的暖平流热输送.结果还指出,黄、东海区,冷水主要位于朝鲜西岸邻近海域和东海东部,前者冬季强,后者春季强,二者均从秋季开始出现,夏季消失;黑潮及其分支的暖平流热输送,春季最大,冬季次之,秋季最小;南向的冷平流热输送,秋季最大,冬季次之,春季最小.