黄、渤海水温垂直结构数值预报方法的研究——Ⅰ.一维数值预报模式

文中根据历史水温资料分别建立无维温度θ_T和无维深度η,进而建立水温垂直剖面的无维自模函数θ_T=f(η)。在此基础上,利用热传导方程在忽略平流和涡动效应条件下建立描述表面水温(T_s)、底层水温(T_H)和上均匀层厚度(h)的一维模式。文中,利用本模式试报了(时效为5、10、15d)南黄海20个站的T_s、T_H、h、温跃层厚度和强度等,结果是令人满意的。     

黄海、渤海底层温度数值预报方法的研究

根据文献［ｌ］建立的底层温度（ＴＨ）与其水柱垂向平均温度（）的经验关系，结合流体动力学方程和（垂向平均）热传导方程，发展了以水气温差和风速为已知量的底层温度二维数值预报模式。该模式避开了海面热量和动量输入在垂直水柱中分配的复杂物理过程而直接报出底层水温场，具有较好的实用性；此外，从试报结果看，效果令人满意。     

黄海,渤海底层温度数值预报方法的研究

根据文献「１」建立的底层温度（ＴＨ）与其水柱垂向平均温度的经验关系ＴＨ＝ｆ（Ｔ），结合流体动力学方程和热传导方程，发展了以水气温差和风速为已知量的底层温度二维数值预报模式。该模式避开了海面热量和动量输入在垂直水柱中分配的复杂物理过程而直接报出底层水温场，具有较好的实用性此外，从试报结果看，效果令人满意。     

黄渤海底层温、盐度与其垂直平均值的统计关系

文中根据黄渤海区1959～1982年间水温和盐度垂向剖面历史资料,建立了在给定水深下底层温、盐度与其对应的垂向平均值间的线性关系,进而对所获得的系数建立其与水深和时间(月份)间非线性关系,最终发展了底层温、盐度与其平均值、水深和时间的普适经验关系式T_H(S_U)=f(T_A(S_A),H,t),为建立避开来自海面的热量、质量和动量在垂向上分配的复杂过程的简易底层温、盐度二维数值预报模式莫定基础。     

黄渤海底层温、盐度与其垂直平均值的统计关系

文中根据黄渤海区1959－1982年间水温和盐度垂向剖面历史资料，建立了了在给定水深下底层温、盐度与其对应的垂向平均值间的线性关系，进而对所获得的系数建立其与水深和时间（月份）间非线性关系，最终发展了底层温、盐度与其平均值、水深和时间的普适经验关系式TH（SH）＝f(TA(SA),H,)为建立避开来自海面的热量、质量和动量在垂向上分配的复杂过程的简易底层温、盐度二维数值预报模式奠定基础。     

长江河口近底层悬沙和沉积物的交换过程研究

大河河口的动力沉积过程一直是陆海相互作用研究的核心内容,其中水体泥沙的垂向交换是河口动力-沉积机制分析中的关键环节。基于2011年12月对长江河口及其邻近海湾采集的大范围、高密度的近底层悬沙、海床表层1~2cm(表层沉积物)和垂向向下约2~10cm的沉积物(次表层沉积物)同步3组303个样品,利用经验正交函数方法,对河口地区的悬沙和沉积物交换过程进行研究。结果表明:近底层水体悬沙的空间分布模式主要以粉砂粒级为主,空间分布差异性不大;表层及次表层沉积物的空间分布模式相似,但较近底层水体悬沙的分布复杂,存在明显的区域性特征,其中南汇边滩水域中部辐散区的沉积物表现为粗粉砂-细砂模式,其他区域由粉砂组分模式组成。近底层水体悬沙、表层和次表层沉积物的第一模态主要反映了粒径较细的泥沙运动,第二模态主要反映了粒径较粗的泥沙运动。在近底层水体悬沙与表层沉积物的垂向交换中,主要交换粒级为粉砂组分粒级。在表层沉积物与次表层沉积物的垂向交换中,南汇边滩中部辐散区的主要交换粒级为粗粉砂-细砂组分粒级,其他区域主要为粉砂组分粒级。     

老爷海潟湖内底层缺氧规模对南海季风气候节律的响应

在海南岛形成春旱时,老爷海潟湖内常常发生网箱养殖鱼类因缺氧(DO2mg/L或者30%)而迅速(1—2天内)大规模死亡的事件;然而,其中的缺氧成因至今仍未见相关研究报道。本文在2008—2011年对老爷海执行了7个航次的生物地球化学调查。在形成充沛春雨的2009年春季季风转换期所执行航次(气象条件表现为风速高和多雨)中,很难观察到底层缺氧现象;与此相对应,潟湖水体的垂直稳定度差,浮游植物群落以微微型(2μm)和微型(2—10μm)藻类占优势。在形成显著春旱的2010年春季季风转换期所执行航次(气象条件表现为微风和少雨)中有大规模底层缺氧形成,缺氧水体从内湾深坑水柱(水深约6m)底层一直蔓延到外湾浅水养殖区;与此相对应,内湾深坑水柱明显层化并形成高盐度生境,浮游植物群落以海洋角管藻(硅藻)占优势,而病毒丰度则达到所有7个航次调查中的最高值。在2008、2009和2011年西南季风盛行期所执行航次(气象条件表现为高温、微风和多雨)中都有小规模底层缺氧形成,且仅局限在内湾深坑底层水中;与此相对应,深坑水柱强烈层化并形成低盐度生境,浮游植物群落以微微型和微型藻类占优势。以上调查结果说明,老爷海潟湖内的底层缺氧规模对上界面的南海季风气候节律有着明显响应;其中,春旱气象条件在潟湖内湾所营造的水柱层化(阻碍复氧)和高盐度生境(有利于硅藻成为浮游植物群落优势种)相耦合,则可促成从潟湖内湾深坑底层一直蔓延到外湾网箱养殖区的大规模底层缺氧现象。     

渤海夏季底层氧亏损分布的年际差异分析

通过2014年和2019年观测资料分析了渤海夏季底层水体氧亏损空间分布的年际差异,同时首次揭示了黄河口东侧莱州湾口区域的氧亏损现象,并利用三维物理生态耦合模式ROMS-CoSiNE探究了氧亏损分布年际差异的影响因素。2014年秦皇岛外氧亏损区(以溶解氧(dissolved oxygen, DO)饱和度小于70%为统计范围)主要向东扩展,而2019年则向东南向扩展; 2014年黄河口外氧亏损区主要位于浅滩西南侧的深水洼地,而2019年则从浅滩西侧洼地延伸至黄河口外及莱州湾口区域。通过估算跃层存在期间底层水体的氧收支,得到垂向扩散和生物耗氧分别是底层DO浓度变化的主要源和汇。2014年和2019年秦皇岛外氧亏损空间分布的年际差异,与垂向扩散的差异有关,垂向扩散较弱的区域DO降低速率及降低量较大,氧亏损较强。2019年莱州湾口区域氧亏损与垂向扩散及跃层持续时间有关,较强的黄河径流与南风,有利于冲淡水的扩散,使得莱州湾口区域的跃层强度较大,垂向扩散较弱,DO降低速率较大,跃层持续时间较长,氧亏损强于2014年。此外, 2014年秦皇岛外区域和黄河口外洼地区域DO较低也主要是由2014年跃层持续较长导致,表明跃层持续时间是影响氧亏损年际差异的重要因素。本文中氧亏损年际差异的分析结果,可为将来渤海底层DO季节预测提供参考,具有一定的指导意义。     

西港海洋牧场底层海水溶解氧浓度时变特征

利用海底有缆在线观测系统获得的连续实时观测数据，研究了2016年6月2日至10月22日期间威海市西港海洋牧场底层海水溶解氧浓度的时间变化特征，并探讨了其影响机制。结果表明，观测期间底层海水溶解氧浓度整体呈先减小后增大的变化趋势，其变化范围为2.99 mg/L至11.43 mg/L，均值约为6.65 mg/L。进一步分析表明：（1）底层海水饱和溶解氧浓度的变化并不显著，于6月出现过饱和现象；（2）海水温度是底层海水溶解氧浓度日际变化和月变化的主要影响因素；（3）7月至8月中旬，在季节性温跃层抑制垂向混合和水温升高的共同影响下，底层溶解氧浓度总体呈下降趋势；（4）日平均风速与日平均海水溶解氧浓度的相关性并不显著，但大风期间底层海水溶解氧浓度存在先升高后降低的变化特征；（5）底层海水溶解氧浓度的日变化以全日周期为主，可能主要受生物过程、垂向混合扩散和潮流输运等日变化的影响。本研究对于进一步探讨山东半岛海洋牧场区域海水溶解氧的时空分布特征及其影响机制具有重要意义。     

黄渤海底层盐度预报方法的研究

根据二维流体动力学方程和深度平均盐度扩散方程在河口径流量以及蒸发和降水之差为已知情况下构成的闭合方程组,预报出深度平均盐度,然后利用底层盐度与深度平均盐度、水深和时间(月)之间的经验关系,给出底层盐度的二维预报。为了检验试报结果的可靠性,文中将黄渤海底层盐度的试报结果(1979年7月11日,时效为3d)与标准断面观测资料(7月4—14日观测,124.5°E以西,共104站)作一粗略比较。比较表明,试报结果与实测值的相关系数为0.96,均方误差为α=0.26,绝对误差小于0.2和0.3的站数分别占总站数的63.5％和77.0％,而总均绝差为0.19。由此可见,试报的效果是令人满意的。     

东海西北部中层冷水垂直热结构数值预报方法研究 Ⅱ.三维数值预报模式

根据含中层冷水海洋垂直热结构的特征,将其分为4层,并考虑来自海面的热力和动力强迫因子、水层界面剪切应力和卷挟热交换、热平流、混合及地形影响等条件下,从原始动量、连续方程组及热传导方程出发,对整个海洋和各水层分别进行垂向积分,导出相应的描述风生界面起伏、各水层平均流场和温度场的闭合方程组.当解得各水层的平均温度场T_k(k=1,2,3,4)后,根据Tk与对应水层界面特征温度间的关系获得后者,最后通过水温剖面表达式获得含中层冷水海洋的三维热结构.为了检验本模式的功能,以时效为5d试报了5月15日研究海域的三维热结构,并将试报结果与实测值进行了比较.结果表明,试报水温的均绝误差为025℃,效果令人满意.     

黄海,渤海底层温,盐度与其垂直平均值的统计关系

文中根据黄渤海区１９５９－１９８２年间水温和盐度垂向剖面历史资料，建立了在给定水深下底层温，盐度与其对应的垂向平均值间的线性关系，进而对所获得的系数建立其与水深和时间间非线性关系，最终发展了底层温，盐度与其平均值，水深和时间的普适经验关系ＴＨ（Ｓｕ）＝ｆ（ＴＡ（ＳＡ），Ｈ，ｔ），为建立避开来自海面的热量，质量和动量在垂向上分配的复杂物理听简易底层温，盐度二维数值预报模式奠定基础。     

黄海、渤海底层温、盐度与其垂直平均值的统计关系

文中根据黄渤海区１９５９～１９８２年间水温和盐度垂向剖面历史资料，建立了在给定水深下底层温、盐度与其对应的垂向平均值间的线性关系，进而对所获得的系数建立其与水深和时间（月份）间非线性关系，最终发展了底层温、盐度与其平均值、水深和时间的普适经验关系式ＴＨ（Ｓｕ）＝ｆ（ＴＡ（ＳＡ），Ｈ，ｔ），为建立避开来自海面的热量、质量和动量在会向上分配的复杂物理过程的简易底层温、盐度二维数值预报模式奠定基础。     

烟台-威海北部海洋牧场底层溶解氧浓度的季节变化研究

基于2021年4~12月山东半岛烟台-威海北部海洋牧场区域4处连续观测站的长期观测数据, 研究了该海域底层溶解氧(dissolved oxygen, DO)浓度的季节变化特征, 并探讨了物理机制。该海域底层DO从春季到夏季逐渐降低, 而从夏季到秋季逐渐升高, 主要受温度控制; 各观测站DO均在8月达到最低值, 受垂向层结增强和底层生物化学耗氧增多的共同影响。底层DO浓度在东西方向差异较小, 而在南北方向上差异明显; 在春季和秋季DO浓度南高北低, 是由于层结较弱, 海水垂向混合向底层提供DO, 且南边水深更浅, DO更容易达到饱和或过饱和状态, 而水深更深处DO仍处于不饱和状态; 夏季DO浓度南边大于北边是季节性层结强度的空间差异所致, 同时南边底层DO浓度下降更快, 使其南北差异在夏季有所减小。在11月中旬, 近岸3个观测站底层DO快速增多, 可能是由于此前的大风过程引起浮游植物繁殖, 晴朗天气促进其光合作用使海水中DO增多, 之后海水层结消失, 海水充分垂向混合使丰富的DO到达底层。     

黄海,渤海底层盐度预报方法的研究

根据二维流体动力学方程和深度平均盐度扩散方程在河口径流量以及蒸发和降水之差为已知情况下构成的闭合方程组，预报出深度平均盐度，然后利用底层盐度与度平均盐度、水深和时间之间的经验关系，给出底层盐度的二维预报。     

黄、渤海水温垂直结构数值预报方法的研究 Ⅱ.二维数值预报模式

文中根据黄、渤海区水温资料建立了无维深度η和无线温度θ_T以及相应的水温垂直剖面的相似函数θ_T=f(η).在此基础上,设:上均匀层厚度h=h(x,y,t)、表层水温T_s=T_s(x,y,t)、上均匀层以下的温度T_z=T_s(x,y,z,t)、底层温度T_H=T_H(x,y,t)、流速分量u=u(x,y,t)、v=v(x,y,t)和海面起伏ζ=ζ(x,y,t),提出了水温垂直结构的二维数值预报模式,模式的求解是用“ADI”和“HN”法进行.文中引列了预报时效为4天的试报结果,效果是令人满意的.     

蒙特利湾底层潮流特征分析

利用多种分析方法对2011年4月至2011年10月蒙特利湾的1个站点近半年的底层流速观测资料进行分析。潮流谱分析结果表明,半日潮流(M_2和S_2)和全日潮流(K_1和O_1)在该地区潮流中占主导地位。调和分析结果表明,潮流椭圆随深度旋转,且以顺时针旋转为主,潮流振幅存在显著的垂向变化。2个主要半日分潮M2和S2的垂直结构相似,表明该地区的主要潮流是正压的。4个主要分潮随深度变化的主要特征袁明这地区的潮流受下边界层的影响。基于EOF分解的东向和北向潮流的不同垂向模态中,零阶模态的方差贡献至少为85%,斜压模态的方差贡献很小,这进一步揭示了该地区的潮流有很强的正压性。     

长江口及邻近海域沉积物中四醚脂类的来源及其对底层溶解氧指示作用探究

甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)作为一种重要的膜脂化合物,广泛存在于海洋水体和沉积物中。基于GDGTs对温度的敏感性, TEX₈₆(Tetra Etherinde Xoftetraethers consisting of 86 carbons)指标被广泛用于海洋古温度重建。然而,研究表明GDGTs母源生物古菌也会受到环境中溶解氧(DO)变化的影响,进而影响其膜脂组成,但边缘海DO对GDGTs组成的影响仍不清楚。本文研究了夏季长江口及其邻近海域颗粒物与表层沉积物中GDGTs的含量与组成,探讨了表层沉积物中GDGTs的来源及其组成对底层DO的响应。结果表明,长江口及其邻近海域颗粒物GDGTs的含量随水深的增加而增加,同时表层沉积物中的GDGT-2/GDGT-3和GDGT-0/Cren比值均与底层颗粒物相近,表明沉积物中GDGTs主要来源于底层颗粒物的沉降输入。进一步对受陆源有机质输入影响较小的站位研究发现有机质来源BIT(Branched and Isoprenoid Tetractter)指...     

黄、渤海温度垂直结构三维数值预报

文中将海洋分为具有密度阶跃的两层,设各层内物理量与深度无关,用推广的ADI方法进行包括潮流和风海流的二层流场的计算,待流场计算稳定后,与温度扩散方程和上均匀层深度预报方程相耦合,对黄、渤海区表、底层温度和上均匀层深度作了为期四天的试报.然后,通过温度垂直剖面自模函数预报出三维的水温场.试报结果表明,整个模式的预报性能及试报结果与实测的吻合程度是令人满意的.     

eSQG方法在南海垂向流速诊断中的应用研究

本文利用OFES模式0.1°×0.1°高分辨率温盐、流速和海面高度（SSH）数据,分析eSQG方法在南海垂向流速诊断中的适用性和南海垂向流速的时空变化特征。结果表明,基于SSH和eSQG的诊断垂向流速ω_eSQG与OFES模拟“真值”垂向流速ω_OFES整体量级基本相当,为O（10?5 m/s）,空间上呈现北强南弱。深海盆（水深大于1 000 m）ω_eSQG与ω_OFES的水平空间分布的相关系数rs在次表层150 m左右达到最大,高于南海全海域的空间相关系数,表明eSQG在远离边界的深水区更有效。季节上,ω_eSQG总体夏强冬弱,与ω_OFES的相关系数rs冬季大、夏季小,表明eSQG更适用于冬季南海垂向流速的诊断。eSQG诊断垂向流速在台湾西南部和越南以东适用性更高,与ω_OFES的时间相关系数rt超过0.6;海盆南部和西北部陆架区诊断效果较差,时间相关系数rt多小于0.2。同一区域ω_eSQG和ω_OFES空间相关系数存在18～55 d的周期变化。分析显示,海面高度与海面密度同相位分布时,ω_eSQG与“真值”ω_OFES更接近。时间分辨率对eSQG诊断效果几乎无影响,空间分辨率降低到0.25°时rs整体增大,说明eSQG在中尺度诊断效果更好。