高盐度湖泊艾比湖风生流三维数值模拟

根据高盐度湖泊水动力特征,以西北咸水湖泊艾比湖为例,建立三维水动力数学模型。选取典型风场,分析风力作用下的高盐度湖泊风生流形成过程以及风生流水动力参数的三维空间分布特征。结果表明,艾比湖风生流形成在时间上可分为湖水流向和风向一致阶段、湖水运动方向逐渐偏离风向的过渡阶段及环流形成的稳定阶段等3个阶段。当流场达到稳定状态时,表层水体除中部存在若干小尺度环流外,大部分水域流向与风向基本一致;而湖泊中心区域底层水体流向与表层水体的流向大致相反,表现为很明显的补偿流。总体上,水平方向的流速自表层向下呈现递减的变化趋势,岸边流速大于中心流速,表现出与淡水湖泊基本相似的水动力空间分布特征。水体盐度增加对湖泊环流结构无影响。     

引江济太对太湖水体碱性磷酸酶动力学参数的影响

采用野外定点采样、室内同步分析水体碱性磷酸酶活性及水化学指标的方法,研究引江济太调水对太湖各湖区水体碱性磷酸酶最大反应速率(v_max)、米氏常数(Km_m)值的影响。结果表明:在引江济太调水试验期间,各湖区水体中v_max及Km_m值时空分布存在差异性。调水稀释了各湖区蓝藻浓度,抑制了水体碱性磷酸酶v_max;贡湖区、西岸河口区及湖心区水体中Km_m值与入湖累积水量之间有显著的二次函数关系(p=0.007)。梅梁湖、竺山湖、贡湖及西岸河口区水体碱性磷酸酶v_max/Km_m随着总磷浓度升高而增加,但竺山湖、贡湖、草型湖、湖心及西岸河口区水体v_max/K随生物可利用磷(PO₃--P)浓度增加而下降。除草型湖区外,其它湖区水体v/K随叶绿素a浓度升高而增加。     

城镇化背景下太湖流域湖西区汛期入湖水量计算

为研究太湖流域湖西区净入湖水量增加的成因机制,对治太工程建成前（1990—2001年）、江南运河航道升级与梅梁湖泵站及城市防洪工程建成后（2013—2018年）2个时段,采用水文水动力学模型分析代表站水位、重要控制线水量的变化,并基于知识图谱分析对洪水出路的影响。结果表明:导致湖西区净入湖水量增加的降水量增加、湖西区和武澄锡虞区沿长江净引水量增加、梅梁湖泵站与无锡城市大包围工程共同运行3项因子可使太湖年平均水位抬升0.05 m,河网代表站年平均水位抬升0.02~0.16 m,梅梁湖泵站和无锡城市大包围共同运行可显著抬升无锡（大）水位;3项因子的贡献率各占1/3,但因子之间既有协同作用,也有抑制作用,共同导致了流域与区域洪涝矛盾更加突出。     

北方浅水湖泊冬季结冰对风生流的影响

为了研究北方浅水湖泊冬季结冰对风生流的影响,采用MIKE21构建山东省聊城市东昌湖水动力学模型,分析真实风场作用下6种风应力拖曳系数对应的模拟流速与实测数据的差异,进一步讨论了冰盖面积对模拟结果产生的影响。结果表明,风应力拖曳系数为随风速连续变化比设置为常数模拟精度提高20%左右,其中采用微风条件下的风应力拖曳系数表达式模拟效果最好。此外,冬季水体结冰对风生流数值模拟影响较大,尤其是在被冰盖所覆盖的水域,风应力对水体流动的作用减弱甚至被抵消。与传统的风生流模拟相比,在北方浅水湖泊冬季风生流模拟中,引入冰场或是对风应力拖曳系数进行相应调整是有必要的。     

浅水湖泊风生流的迎风有限元数值模型研究

从控制方程组出发,以Galerkin有限元法为基础,引入沿流线加权的权函数(沿流线加权的迎风有限元法)和选择性集中系数矩阵方法,推导、建立了一适合于浅水湖泊风生流计算的二维迎风有限元数值模型。并以太湖为例,对模型作了检验,分析了均匀、定常风场持续作用下太湖风生流场的形态特征。     

中纬度海气相互作用研究进展

回顾了中纬度海气相互作用的研究现状,分析了长期以来该项研究进展缓慢的原因和近十几年来的研究成果,结果指出:中纬度海洋在全球气候变化中有着重要的作用;冬季中纬度海气相互作用的强信号是冷空气强度;中纬度海洋强暖流区海气能量交换异常对同期和后期(半年至一年)北半球范围内的大气环流型有重要影响;当冬季黑潮和湾流海域海洋对大气同时异常多或异常少加热时,易形成夏季长江中下游偏旱或偏涝的环流形势。最后还提出,深入研究中纬度海气能量系统异常对大气环流影响及其物理机制,是今后海气相互作用研究的重要内容,其结果将为短期气候预测提供理论依据。     

太湖流域湖西区入湖水量变化及原因初步分析

随着太湖流域湖西区沿江引排工程的全面建成,以及区域水资源调度的开展,湖西区水文情势发生了一定变化。基于1986~2012年太湖流域湖西区出入湖水量、降雨量、沿江主要口门引排水量资料,采用Mann-kendall检验法、小波分析法和滑动检验法,对湖西区降雨量、沿江口门引排水量及净入湖水量的各月变化和周期变化特征进行研究,并对年净入湖水量增加的影响因素进行分析。结果表明:湖西区全年和汛期降雨量呈不显著的上升趋势,全年及汛期引水量、净引水量呈显著上升趋势,全年、汛期、各月净入湖水量均呈显著上升趋势。湖西区净入湖水量统计量在1997、1999、2001、2006年超出了临界线,其中,1997年净入湖水量由偏少转为偏多,可能与降雨由偏枯转为偏丰有关;1999年与湖西区沿江口门改扩建、口门调度以引水为主有关;2001、2006年则与环太湖巡测线路向湖边调整使控制水量增加有关。此外,湖西区净入湖水量的不断增加也与湖西区土地利用变化影响产汇流规律有关。     

基于互信息法的北部太湖Chl.a与环境因子的关系

以北部太湖竺山湾、梅梁湾、贡湖湾为研究区域,基于2013—2018年蓝藻暴发期三湖湾出入湖河道的水量数据和湖湾的水质及气象数据,采用Pearson相关法及互信息法分析了三湖湾Chl.a与环境因子的相关关系,分别建立三个湖湾Chl.a与由Pearson相关法确定的主要环境影响因子之间的线性解释回归方程以及与由互信息法确定的主要环境影响因子之间的非线性方程。结果表明：(1)互信息法显示三湖湾的Chl.a浓度与水温、风速、TN、TP浓度均有较好的相关性,梅梁湾和贡湖湾的Chl.a浓度与出湖水量有较好相关性,而竺山湾的Chl.a浓度则与入湖水量有较好相关性;Pearson相关系数法表明除梅梁湾Chl.a浓度与出湖水量存在弱相关性外,三湖湾的Chl.a浓度仅与水温、TP浓度有较好的相关性。(2)对于梅梁湾和贡湖湾,水温风速等气象因子与营养盐浓度共同影响藻类的生长;而在营养盐水平最高的竺山湾,水温风速等气象因子成为蓝藻水华暴发的最主要驱动因子。(3)拟合三湖湾Chl.a浓度与其主要影响因子关系的非线性方程R~2均在0.9以上,而线性方程R~2均小于0.7,表明互信息法能更加全面地筛选出蓝藻水华的主...     

风动力场对沉积体系的作用

风作为大气流场活动的表现形式,是一种重要的地质营力,风场对沉积体系的展布有着重要的控制作用。风不但本身具有侵蚀、搬运和沉积的能力,形成风成沉积,它还可以向水体传输能量和动量,产生波浪和风生水流,侵蚀基岩、改造已有的沉积物,形成独特的沉积体系。以风场对沉积物的直接作用和间接作用为依据,将风场作用下的碎屑岩及碳酸盐岩沉积体系进行了分类:背风体系、迎风体系及侧风体系。风场概念的引入,为解释沉积体系（包括油气储集体）形成及预测其分布提供了新的视角,也完善了古气候学中古风场的恢复。     

IAP AGCM及基本气候模拟简介

中国科学院大气物理研究所大气环流模式(简称IAP AGCM)及基本气候模拟是一项同时具有很强实用价值的基础性研究,它集中了物理学、地球流体力学、偏微分方程、计算数学、计算技术以及其它许多学科的最新成就,对我国大气科学的发展特别是气候预测及人类活动对气候影响的研究方面有很大推动作用。 该研究在大气环流模式中首次发展了标准层结扣除法,使得环流模式能正确描写大气运动中各种能量之间的转换规律,更真实地反映了地球大气的物理特性,在学术思想上是先进的;采用了我国自行设计的灵活性     

抚仙湖内波数值模拟

根据抚仙湖的特点,提出了一个二维分层积分数值模式.应用该模式探讨了抚仙湖内波及上、下层流场特征.计算结果表明:在无旋风场作用下,内波在空间上作42.5h周期性旋转;在有旋风场作用下,抚仙湖北部湖区存在转向相反的双层水平环流,并且上层的反时针环流主要是由湖区正旋度附加风场作用而形成的.模拟结果与观测事实吻合较好.     

Detection of algal bloom and factors influencing its formation in Taihu Lake from 2000 to 2011 by MODIS

Time-series MODIS data were used to extract and characterize algal blooms from the Taihu Lake study area. Water quality data including total nitrogen, total phosphorus, and dissolved oxygen; local meteorology data; and global climate trends were examined to reveal the factors influencing the formation of the algal blooms. Results for the 2000–2011 study period show that the annual algal bloom typically begins between March and May in Taihu Lake. All large-scale blooms originate from northern Taihu Lake (Meiliang Bay and Zhushan Bay). Some small-scale blooms originate from southwestern Taihu Lake, but the duration of these blooms is very brief because of episodes of turbulent mixing due to high wind speed. Nutrient supply is the main factor influencing algal mass propagation during bloom periods, and temperature changes may trigger algal recovery. The algal bloom area significantly decreased when wind speed is greater than 4 m/s, causing turbulence and changes in algal buoyancy. A strong East Asian summer monsoon transporting warm air to the lake is shown to extend the duration of algal blooms in Taihu Lake, as occurred in 2007.     

太湖水体光学衰减系数的分布及其变化特征

利用2001-2002年周年太湖全湖不同湖区湖泊光学的实测资料,分析了太湖水体光学衰减系数的区域分布,季节变化,垂直分布及日变化特征,并阐述了其变化原因,将太湖与国外一些湖泊进行对比,进一步阐述了太湖的光学特征.结果表明:光学衰减系数的湖区分布大致为:河口区>五里湖>湖心区>梅梁湾>贡湖>东太湖;由于不同湖区对光学衰减系数影响的主导因素不一样,其季节变化存在差异,东太湖季节变化不大,湖心区衰减系数秋冬季较大,而梅梁湖区则夏秋较大;衰减系数日变化则表现为中午大,上午和下午小;衰减系数的垂直分布主要有逐渐递减和先递减后均匀2种类型;衰减系数的光谱特性表现为在短波部分较大,长波部分较小,670nm处有一相对高值.     

风浪作用下水生植物对水流结构的影响——以太湖中两种典型沉水植物为例

为研究风浪作用下水生植物对水流结构的影响,选取太湖中两种典型沉水植物(苦草与马来眼子菜)为研究对象,分别对苦草植物斑块与马来眼子菜植物斑块内外水体的瞬时流速进行野外现场测量,利用瞬时流速的能量谱分布将波浪流速与紊动流速分离,分别分析水生植物对时均流速、波浪流速以及紊动能的影响。风浪影响下,水体中存在流向与测量时近水面处盛行风向一致的水流;波浪流速以垂向流速为主,且波浪流速自水面向床底逐渐减小;紊动能在水面处达到最大值,并向床底方向逐渐减小。与无植被条件相比,苦草与马来眼子菜的存在减小了时均流速、波浪流速以及紊动能。两种植物形态上的差异,导致其对水流结构的影响不同:苦草叶片阻流面积在冠层中部达到最大,使得时均流速与波浪流速在苦草中部位置的减小程度最大;马来眼子菜叶片主要集中于冠层顶部(水面附近),其对时均流速以及波浪流速的减小作用在水面处达到最大。     

Historical eutrophication in Lake Taihu: evidence from biogenic silica and total phosphorus accumulation in sediments from northern part of Lake Taihu

Sediment and water from the Meiliang Bay of Lake Taihu were analyzed to examine the historical relation between the accumulation of biogenic silica (BSi) and total phosphorus (TP). The results indicate that BSi accumulation in the northern part of Lake Taihu had been controlled by diatom production and phosphorus loading since the 1950s. BSi accumulation increased with the growing agricultural activity since the 1950s, up to a maximum level in the 1960s. After that, BSi accumulation decreased due to the diatom dissolution till the 1980s, and then the diatom biomass decreased with BSi accumulation increased. Lake Taihu came into an accelerated eutrophication periods since the 1990s, while BSi accumulation began to increase but the proportion of diatom decreased. Although the onset of silica depletion cannot be confirmed in the present work, it is clear that BSi accumulation was restrained by the input of TP.     

Simulation of barotropic wind-driven circulation in the upper layers of Bay of Bengal and Andaman Sea during the southwest and northeast monsoon seasons using observed winds

A two-dimensional, nonlinear, vertically integrated model was used to simulate depth-mean wind-driven circulation in the upper Ekman layers of the Bay of Bengal and Andaman Sea. The model resolution was one third of a degree in the latitude and longitude directions. Monthly mean wind stress components used to drive the model were obtained from the climatic monthly mean wind data compiled by Hastenrath and Lamb. A steady-state solution was obtained after numerical integration of the model for 15 days. The sensitivity of the model to two types of open boundary conditions, namely, a radiation type and clamped type, was tested. A comparison of simulated results for January with available ship drift data showed that the application of the latter along the open boundary could reproduce all the observed features near the boundary and the interior of the model domain. The model was integrated for 365 days to study the circulation during the southwest and northeast monsoon seasons. The model was successful in simulating the broad features of circulation including gyres and eddies observed during both the seasons, the development of north equatorial current during the northeast monsoon period and eastward moving monsoon drift current up to 90°E during the southwest monsoon season. During the latter season, two anticyclonic gyres were observed in the central and the southern parts of the Bay. A cyclonic type of circulation was prevalent in the central and western parts of the Bay of Bengal during the northeast monsoon months of November and December. The simulated western boundary current along the east coast of India, flows northward and southward during the southwest and northeast monsoon seasons respectively. It is presumed that this western boundary current, simulated during both the seasons, is locally wind-driven.