斜压海洋动力学的一种三维数值模式──Ⅱ.温度、盐度和垂直涡动粘性系数的计算

根据海水温度和盐度平流扩散方程给出一种数值计算方案并采用混合长度理论给出垂直涡动粘性系数的计算方法。对于温度和盐度方程,其平流过程采用了Lax－Wendroff格式,水平扩散采用显格式,垂直扩散采用隐格式。时间步长主要受平流过程的Courant-Friedrichs-Lewy条件限制。垂直涡动粘性系数计算依据Prandtl混合长度理论,并考虑了海水层化的抑制作用,因而其数值与流场及密度场结构有关。温度、盐度及垂直涡动粘性系数的计算与动力方程中内模态的计算同步进行。应用本模式模拟渤、黄、东海由潮流、密度流和风海流迭加而成的综合海流,得出了良好的结果。     

A GENERAL FUNCTIONAL EQUATION GOVERNING THE MOTION OF A FLUID FLOW

A time-correlated random field bescribing the general flow is defined. A time-correlated functionalequation governing the evolution of its characteristic functional is derived.     

Chezy型和广义Manning型摩擦关系在渤、黄、东海陆架潮汐模拟中的应用

以往对渤、黄、东海潮汐数值模拟中使用的摩擦系数大都采用不随地点变化的常数,即采用Chezy型摩擦。为了改善模拟效果,本文比较了Chezy型和广义Manning型摩擦关系,并选择与实测数据符合最好的参数,即最优参数。结果表明,采用广义Manning型摩擦系数所得结果更好。底摩擦系数在0.0009至0.0014之间,显著低于Proudman(1953)给出的0.0026,也比以往大多数已发表的值小。与原始的Manning公式不同(该公式的幂值为负数),本研究得到的幂值为正,表明在渤、黄、东海陆架区。总体上,水体越浅摩擦系数越小。本文给出了根据最优Manning型摩擦参数模拟得出的同潮图和能通量分布图,并描述了它们的特征。     

内潮的一种分层三维数值模式

在中国近海的不少海域曾经发现相当强的内潮现象,例如赵俊生(1992)报道了渤海海峡的内潮现象, Yamashiro(1988)在东海陆坡处亦发现内潮的存在。特别是Amoco石油公司在南海陆坡处进行了一年多的海流测量,测得最大的全日潮流振幅可超过60cm/s,这里正压潮流小于10cm/s,故观测到的潮流主要与内潮有关。迄今关于内潮的数值模式大多将表面潮作为已知输入条件、从而使模式的应用受到较多限制(Jiang and Fang，1992)。Heaps(1983)曾发展了一种自由海面多层模式,但他们忽略了非线性平流项,这无疑也会损失许多有用信息。本文将叙述一种自由海面的多层模式,它能够同时模拟表面潮和内潮,并包含了非线性平流项。     

浅水港口潮汐预报的一个方法

我国沿海有许多重要浅水港口,如上海、广州等。这类港口由于航道较浅,对潮汐预报的准确度要求就比较高,而这些地区的潮汐预报误差一般较大。除了气象影响在这些地区表现得更激烈之外,从潮汐本身而言,主要是由于在浅水区域非线性效应不可忽视,潮波波形常常产生显著的畸变。要预报这样的潮汐过程,必须充分重视高频振动,特别对于高、低潮,由于它们发生的时间决定于潮高的一级微商,高频振动有着特殊重要的意义。     

南海北部潮汐潮流的数值模型

本文用二维流体动力学差分方法计算了南海北部的半日潮与全日潮,得到与实际观测符合良好的结果。根据计算结果给出了潮汐、潮流和能通量的分布。文章还对陆架上潮汐增大的现象作了动力学解释。     

BPF法在海图基准面计算中的应用

为了船只航行安全，在海图上所标的水深一般并非指平均海面到海底的距离(平均水深)，而是从低于平均海面的某一个面到海底的距离，这个面叫做海图基准面。基准面的确定并无统一的方法，国际上只有一个原则的规定，即实际海面应当可能但很少可能低于它。这样规定既避免了在海图上给出过分浅的水深数值，又可保证航行的安全。 但世界海洋国家在实际确定基准面深度时方法很不统一，甚至有些并不甚符合上述原则。我国历史上曾采用过国外的许多种方法，十分混乱。五十年代以来曾采用弗拉基米尔斯基方法，但这种方法计算手续相当麻烦，效果有时也不够理想。这里我们将提出一种以 BPF 法为基础的计算海图基准面方法，并将由此得出的面叫做“近最低潮面”。此法计算较简便，用实测资料检验表明，所得结果较为合理。     

AN ANALYSIS OF THE ASTROMETEOROLOGICAL CONSTITUENTS OF TIDE IN THE BOHAI SEA

Seasonal variations in tidal harmonic constants are found to be significant in shelf seas and can be represented by adding a series of astrometeorological constituents (AMC) to the astronomical constituents (AC). The relation of AMC and corresponding AC to their resultant constituents (RC) is examined and the seasonal variation of RC is described by modulation ellipses. The values of AMC in the Bohai Sea are calculated and the major features of AMC in the Bohai Sea are analyzed. The dynamic factors which cause AMC are examined by means of numerical experiments.     

黄海潮能的消耗

本文的计算表明,在黄海,主要太阴和主要太阳半日分潮所具有的潮能大约为2.3×10~(22)尔格。在黄海海面上所观测到的风速平均约为7米/秒。在这个风力作用下,海浪的平均波高大约为0.8米,因而整个黄海海浪所具有的能量平均不会超过大约0.3×l0~(22)尔格。而在这个风力作用下,风海流所具有的能量则更小。因此一般情况下,在黄海发生的各种动力学过程中,潮汐是一种相当重要的运动。对这种运动过程作深入的研究,不仅对其本身而且对其他动力学过程的研究都有重要的意义。     

朝鲜海峡潮汐和潮流的数值计算

本文依据二维长波方程,用有限差分方法计算了朝鲜海峡的半日潮和全日潮,得到与实际观测符合良好的结果。文章给出了潮汐、潮流和能通量的分布。计算显示,在朝鲜半岛东南方的全日潮无潮点位置比历史同潮图上的位置更靠近朝鲜海岸。计算还发现在五岛列岛西北方向存在一个M_2潮流的圆流点。能通量计算表明,潮能系从济州岛和九洲之间的通道进入本海区。除本海区消耗外,部分能量通过对马岛和九州之间的通道进入日本海,部分则通过济州岛和朝鲜半岛之间的通道流向黄海。