渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化，因而其环流与输运亦有明显的季节信号，以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型-HAMSOM，模拟了渤海冬、夏了的总环流，渤海环流冬强夏弱，表层风漂流常被下层逆风流所补偿，深度平均环流，即水柱内的输运，流型有显著的季节变化；冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转，辽东湾项有一个顺时针流涡，阻碍了湾顶水与外海水的交换；夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环，内嵌许多局地涡旋，这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同，同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化，但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化，因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

书海拾贝

渤海环境动力学导论冯士筰,张经,魏皓著科学出版社出版本书以渤海生态环境的动力演化机制为重点,通过观测和模型研究,探讨了环流与输运、悬浮物及化学要素时空分布、浮游植物群落及底栖生物群落变化的动力过程,将渤海的物理、化学、生物过程视为有机的整体,全面系统论述了该水域各环境要素的变化规律及其与气候变化的关系。本书对于渤海的环境保护和可持续利用都有重要的理论和实践意义。本书可供从事海洋科学、环境科学、生态科学研究的科技人员、管理人员和高校师生阅读、参考。本书共419千字,16开,定价59元,2007年5月出版发行。海洋微型…     

渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化 ,因而其环流与输运亦有明显的季节信号。以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型———HAMSOM ,模拟了渤海冬、夏季的总环流。渤海环流冬强夏弱 ,表层风漂流常被下层逆风流所补偿。深度平均环流 ,即水柱内的输运 ,流型有显著的季节变化 :冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转 ,辽东湾顶有一个顺时针流涡 ,阻碍了湾顶水与外海水的交换 ;夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环 ,内嵌许多局地涡旋。这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同 ,同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化 ,但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化 ,因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

黄、渤海海冰长期变化特征分析

选取渤海、黄海北部冰情等级、冰面积资料和大气环流逐月资料,采用小波分析和交叉小波分析方法,研究海冰长期变化特征及其气候成因。结果发现黄、渤海海冰具有多尺度变化特征,存在低频变化、高频变化和无明显周期的演变过程。西太平洋副高、亚洲极涡以及纬向环流是影响海冰生成与变化的直接因素。黄、渤海海冰还与印度洋副高、北美副高,以及大西洋副高存在显著年代际相关关系。     

2007-2018年黄渤海海冰气候特征及其对气象因子的响应

基于美国国家冰雪数据中心 （NSIDC） 海冰资料、美国国家环境预报中心 （NCEP） 再分析格点数据和黄渤海近岸13个气象站点逐日气温数据，通过相关分析和合成分析，研究了 2007-2018 年黄渤海海冰范围的变化特征，探讨了近 12 年黄渤海海冰范围对近岸陆地气温、大气环流和局地天气过程的响应。结果表明: （1） 黄渤海海冰范围年际振荡明显，近 12 年呈现先增加后减小的趋势，与同期黄渤海近岸气温呈显著负相关关系；每年 1 月下旬至 2 月下旬是一年中海冰范围最大的时期。（2） 海冰范围偏大与偏小年份东亚地区 500 hPa 大气环流形势呈现出近乎相反的分布。 （3） 东亚阻塞形势的建立是黄渤海海冰范围爆发性增大的一个前兆信号，它带来的大风降温天气是造成黄渤海海冰范围爆发性增大的重要原因.     

渤、黄海冬、夏季节风生流场年际变化时空模态与环流变异

根据1975—2017年冬、夏季节渤、黄海沿岸25个气象站风观测资料,采用二维非线性垂直平均风生流模式、旋转经验正交函数(REOF)等方法,研究了渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化时空模态与环流变异.由于冬、夏季节渤、黄海风应力场强度年际变化显著线性减弱趋势,冬季渤、黄海平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于夏季,黄海冬、夏季平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于渤海.渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化主要有两种时空模态,冬季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,冬季黄海垂直与水平环流准平衡态年际变化是主要分量.夏季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,夏季黄海大部分海域垂直环流显著线性减弱与局部垂直环流显著线性增强年际变化是主要分量,夏季黄海水平环流形态此消彼长显著线性增强及减弱年际变化是主要分量.冬季黄海暖流暖水向南黄海西侧以及向渤海中部输送过程是在3～4个环流之间传递形成,并非由单一环流输送形成.冬季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部至渤海海峡的气旋环流、黄海东部辐散下沉反气旋环流是冬季黄海暖流强度与范围的控制环流,夏季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部辐合上升气旋型环流是夏季渤、黄海冷水团强度与范围的控制环流,冬、夏季节渤、黄海控制环流年际变化形态的变换形成冬季黄海暖流与夏季渤、黄海冷水团暖年或冷年的年际变化.     

冬季高频大风过程对渤海冬季环流和水交换影响的数值模拟

利用ROMS海洋模式和NCEP CFSR提供的日平均和月平均驱动场资料,对渤海冬季风生环流和水交换进行了数值模拟。结果显示:使用包含渤海冬季频繁出现的高频大风过程的日平均风场资料模拟的渤海冬季环流流速明显增强,与用观测资料归纳得到的渤海冬季环流分布吻合较好;大风过程对渤海冬季环流的贡献较大,无论强度或是流态,大风作用下的渤海流场结构在冬季占主导作用。同时大风作用通过控制渤海海峡处强烈的流出和流入,提高渤海与黄海之间热量交换以及水交换能力:通过渤海海峡进入渤海的热输运量显著增加,平衡渤海整体的热量收支;渤海水体平均存留时间缩短,整体水交换得到改善,而在月平均风场驱动结果中只存在缓慢的季节性变化。这显示渤海冬季大风过程的发生频率和强度有可能直接影响着渤海冬季的环流形态和长期变化,也影响着渤海水交换的强弱。     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

渤海冬季风生环流的年际变化特征及机制分析

为探究渤海冬季风生环流的年际变化及机制,在近35年NCEP CFSR大气强迫下,利用ROMS海洋模式对渤海冬季流场进行了高分辨率的数值模拟。模式结果基本重现了已知的渤海冬季风生环流的主要特征。渤海冬季深度平均流场的EOF结果显示:首先,第一模态中风向的改变引起了一个环绕整个渤海的环流结构变化;其次,第二模态反映了渤海冬季环流存在的线性增强趋势与风场增强有关,尤其在1995年之后。从模式结果中发现,风场对渤海冬季流场存在的年际变化起到重要作用,风向的偏转对环流年际特征的影响强于风速变化。     

渤海夏季潮致-风生-热盐环流的数值诊断计算

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,并考虑了潮汐、风和实测温盐场,诊断计算了渤海夏季三维潮致-风生-热盐环流,分析了渤海夏季潮致余流、风生和热盐环流的分布结构。结果显示,在夏季,渤海中部海区明显存在一个顺时针向的涡旋,同时渤海还存在着多个逆时针向的涡旋。通过分析和比较各个分量在总环流中的作用,认为夏季潮致余流是相对弱的;热盐环流在夏季总环流中占主要成分。     

季风环流影响下的南海海洋细菌多样性特征初探

季风驱动下的南海海洋动力过程有着季节性的多尺度变化特征, 显著影响南海海洋生态系统的演化进程。海洋细菌作为海洋生态系统中物质循环和能量流动的重要组成部分, 对环境变化和海洋多尺度动力过程有着积极的响应。将微生物生态过程与海洋动力过程相结合, 研究微生物的群落结构、动态变化及其与海洋环境过程的耦合, 是目前国际海洋科学多学科交叉研究的热点之一。文章以国家自然科学基金重点项目“季风环流影响下的南海海洋细菌多样性特征及其生物海洋学意义”的主要研究成果为基础, 从南海北部上升流、海洋锋面、中尺度涡旋、次中尺度过程及其对海洋细菌多样性和生态系统可能的影响等几个方面, 探讨当前的研究进展和初步研究成果。     

Analysis of Interannual Variations of Inorganic Nitrogen in the Bohai Sea

According to the Bohai Sea cross-section data during 1985～1998, the high concentration inorganic nitrogen in the Bohai Sea section bottom layer water nearshore diffused and transferred to the middle of the Bohai Sea year after year. The interannual variations of the concentration of inorganic nitrogen in the Bohai Sea section bottom layer water may reflect the degree of eutrophication more steadily. The nitrate nitrogen and nitrite nitrogen are used to show quasi-equilibrium state interannual variations, but with the aggravation of seawater pollution, the quasi-equilibrium state of interannual variations has been broken and the marine biological-chemical processes can only maintain the secondary part of the interannual variations in a quasi-equilibrium state, but are not sufficient to prevent the main pan of interannual variations from deviating from the quasi-equilibrium state. The spatial distributions of inorganic nitrogen would be affected by the reproduction and swarming of marine life.     

黄、渤海泥质沉积区现代沉积速率

利用α多道能谱仪对黄、渤海泥质沉积区岩芯的2 1 0 Pb放射性活度进行测定 ,并结合历史数据 ,对2 1 0 Pb放射性活度在岩芯中的垂向分布和现代沉积速率的平面分布进行了分析。研究区岩芯的2 1 0 Pb放射性活度垂向分布表现出 5种形式。从沉积速率来看 ,渤海东北部泥区、南黄海中部和东部泥区 ,以及北黄海中部泥区的沉积速率小于 0 .2cm/a ,为低速沉积区 ;黄河三角洲海域和莱州湾西部的沉积速率大于 1cm/a,为高速沉积区 ;山东半岛南部沿岸海域的沉积速率也较高 ;山东半岛成山头及苏北辐射沙脊群外缘海域的沉积速率为 0 ,属于无沉积区或侵蚀区。黄、渤海泥质沉积区现代沉积速率的分布特征的解释有待于沉积动力过程的深入分析     

Pollution Condition of Petroleum Hydrocarbon Pollutant and Estimation of Its Environmental Capacities in Summer in the Bohai Sea

The zones around the Bohai Sea are the most developed area in north China [1]. With the development of economy and increasing of population, the marine environment quality has become worse and worse in Bohai Sea, especially in the coastal regions of Bohai Bay, Liaodong Bay and Laizhou Bay [1]. As reported, the petroleum hydrocarbon (PH) contamination in the Bohai Sea was mainly due to the discharge of oily wastewater from inland [1]. There were about 8 734 392.3 104 t water input in the …     

渤海海温与叶绿素季节空间变化特征分析

以2003年MODIS数据为数据源，在图像处理、空间插值的基础上作海温与叶绿素浓度的空间相关分析。结果表明，整个海域的叶绿素浓度和海温的分布具有明显的区域和季节变化特征。基本规律是叶绿素浓度从近岸向渤海中央递减；温度则随季节发生变化，随着温度升高，近海叶绿素浓度增高，而渤海中央区域叶绿素浓度降低。渤海叶绿素浓度的分布与河口径流、季节等因素有关。从空间关系看，海温与叶绿素浓度不存在很明显的空间分布相关性，但不同季节有不同的相关性。上述研究可用于估算海洋初级生产力。     

渤海的潮波系统及其变迁

采用二维非线性潮波微分方程对渤海M_2、S_2、K_1、O_1四个分潮进行数值模拟,得出四个分潮的潮波图,椭圆长短轴图,同潮流时图以及潮汐、潮流性质图和S_2与M_2、K_1与O_1的迟角差图。依此可以系统地了解渤海潮波系统的分布变化规律。依据30～40年代测得的渤海海图以及假设数十年后渤海的岸形对渤海进行数值模拟,从而了解过去和现在渤海潮波的变化情况,以及对未来潮波的变化作出判断。计算表明,从30年代到70年代以来,渤海南部的半日分潮波发生了很大的变化,而日分潮的潮波变化较小。     

渤海海峡水交换多时间尺度变化特征研究

基于长时间的FRA-JCOPE数据,本文着重对渤海海峡水交换的多时间尺度变化特征进行了分析。通过分析认为,渤海海峡水交换具有明显的季节(360天和180天周期)、季节内(120天周期)和年际变化特征,且空间分布呈现较为明显的“南出北进”特点。360天季节变化特征表现为夏强冬弱,局地风场、海峡两侧海表高度梯度、陆地径流的季节变化对其具有重要影响;180天周期的季节变化和120天周期季节内变化信号与局地风场关系不大,主要受到海峡两侧海表高度梯度的调制。同时,渤海海峡水交换受1997—1998年ENSO影响较为显著:正常年份时,渤海海峡水交换流入、流出量基本相当,但当1997—1998年ENSO显著年份时,流出量略大于流入量,这是由于黄渤海环流增强,进而导致渤海海峡水交换增强造成的。     

渤海海洋环境对斑海豹生存影响研究

渤海是斑海豹在我国唯一的繁殖地。研究结果表明,半个多世纪以来,渤海的斑海豹数量减少了80%。尽管我国20世纪末已将斑海豹列为国家Ⅱ级保护野生动物,采取了建立自然保护区等一系列措施,但在海洋生态环境持续恶化的情况下,其数量仍不断减少。近年来,随着海洋环境的改善,斑海豹的数量有了明显回升。本文从海冰面积、鱼类资源以及水质污染等方面分析了渤海海洋环境的状况,探讨了斑海豹数量变化的原因。本文研究可为我国有关部门在制定渤海环境保护政策时提供参考。     

渤海环境污染治理对策研究 ——以濑户内海为参考

渤海作为我国唯一的内海,自然资源极其丰富,渤海沿海地区有着浑厚的工业基础以及绝佳的地理优势,海洋经济发展速度十分迅猛。但随着经济的迅速发展,生态环境与开发利用之间的矛盾也日益激化,海洋资源开发强度高、利用方式粗放,陆源污染物排放总量久居不下,重点海湾环境质量未见根本好转,环境风险压力有增无减,生态环境整体形势依然严峻。文章介绍了渤海地区的发展现状,分析渤海与濑户内海的相同与不同之处,以便于借鉴日本濑户内海的治理措施以及立法经验,深刻剖析我国海洋环境保护立法的不足,并提出健全制度体系建设、完善海洋环境管理体制、调整渔业发展、提升海洋生态预警能力监测等建议,以期总结出适合我国渤海环境治理的海洋规划方案,从而挽救渤海的生态环境,恢复渤海往日的生机。     

秋季巴伦支海海温异常对冬季我国渤海冰情的可能影响

本文利用美国NCEP/NCAR逐月的再分析资料、HadISST海温、中国160台站气温和反映渤海冰情轻重的渤海冰情等级资料,研究了前秋巴伦支海海温异常对后期渤海冰情和东亚冬季风的影响,并对相关的物理过程进行分析。结果表明,前秋巴伦支海关键区海温与该区域海冰密集度呈显著的负相关,且具有较好的持续性,通过调节随后冬季向大气释放的热通量,引起后期环流变化。偏高(偏低)年冬季亚洲纬向环流偏弱(偏强),东亚大槽加深(减弱),东亚冬季风加强(减弱),我国东北、华北及西北地区地区显著偏冷(偏暖),这与冬季渤海海冰异常的强度和范围都偏大(小)及与之相联系的环流异常相一致。进一步的分析揭示了联系上游关键区海温变化与后期东亚地区气候异常的重要途径,前秋巴伦支海海温偏高会导致200 hPa高度场形成一个自西向东的波列形式,在东亚局地Hadley环流异常的作用下,加强了我国北方地区地表的北风异常。因此,前秋巴伦支海海温异常可以作为冬季渤海冰情的预报因子。