解浅水方程的集中质量有限元方法

本文给出三角形单元集中质量有限元解浅水波方程的方法以及该方法在IBM-PC微机上的应用实例并取得较好结果。     

波浪变形的数学模型

本文给出一个在复杂水深地形条件下计算包括折射和绕射效应的线性波浪变形数学模型。该模型用差分方法进行求解,并应用于兴化湾江阴岛码头及航道的波浪要素计算,所得结果与其他方法的结果进行比较。通过实际应用说明它是计算开阔海域波浪变形的有力工具。     

利用TOPEX卫星高度计资料分析台湾岛周边海域巨浪和大风特征利用TOPEX卫星高度计资料分析台湾岛周边海域巨浪和大风特征

卫星高度计实现了对全球性或区域性的海洋参量的实时监测,TOPEX卫星高度计提供了迄今为止时间序列最长、数据质量最高的全球海面风速和有效波高的同步观测资料。利用TOPEX卫星高度计资料,分析了有效波高4 m以上的巨浪在台湾岛周边海域的时空分布特征,结果表明台湾岛周边海域巨浪的分布具有明显的季节特征。每年平均有效波高最大值大多数出现在夏季,春季是1 a中有效波高最小的季节,而秋季和冬季是巨浪出现频率最高的季节。波高大于6 m的巨浪大都出现在台湾岛东部及东北部海域,在南部海域出现较少。     

风暴潮的有限元分析

近年来,有限元方法[1]已被许多学者用来解浅水波方程,如潮汐潮流、近海环流、污染扩散等[2,3],也有用来讨论风暴潮问题的.本文给出用于风暴潮分析的一种有限元方法. 我国是一个多风暴潮的国家,因此,沿海地区防御风暴潮是很重要的.至今已提出单站预报、动力统计、差分数值等风暴潮预报方法.采用有限元方法能灵活的近似海岸线形状和海底形状,所得出的有限元公式能给出一个通用的计算机程序,适用于各个海区的预报工作.为计算简便,本文采用九点四边形Lagrange等参数元[4]和分离时间的时间积分格式,从而使得程序简化,并大大节约内存和计算机时间.     

厦门浔江海域污染扩散数值模拟

本文采用ＡＤＩ活动边界潮流数值模拟模拟了厦门浔江海域的潮流，计算的结果与实测数据比较吻合。文中用欧拉污染扩散数值模型计算了从同安、集美、五通口排出的污染物（ＣＯＤ）对浔江海域的影响，同时采用拉格朗日污染扩散数值模型研究在湾口、集美和在北部的湾顶污染物瞬时排放后的运移情况。     

ADI潮汐模型的活动边界方法及其效应

ADI方法是国内外广泛应用于模拟浅水波方程的最有效数值方法之一.由于它的隐式特征,计算稳定性并不受Courant数的限制,使得ADI方法的时间步长可达显式格式的数倍(5～10倍)仍保持计算结果的精确性^[1,2],这是ADI方法得以广泛应用的主要原因之一.     

TOPEX/POSEIDON高度计浅海潮汐混淆的初步分析

根据对卫星轨道特征和观测结果的分析,对TOPEX/POSEIDON(简称T/P)星载高度计在我国近海的潮致混淆现象进行了初步研究.分析表明,在浅海区T/P高度计的观测结果存在很强的潮致高频混淆.NASA分发的地球物理记录中所提供的潮汐订正值虽适用于大洋,但不能有效地除去浅海潮汐.虽然如此,T/P潮致混淆的主要频段的周期小于90d,因而可以通过滤波方法提取周期较长的海面高度季节信号,从而用于季节环流(如南海季风环流)的研究.采用FFT/IFFT方法滤波试验的结果显示,T/P的海面高度观测结果有很高的精度,滤波处理后的海面高度距平变化和地面潮位观测结果一致性良好,上、下行轨道交叉处相邻测点间的标准偏差在3cm左右,可满足南海环流研究的需要.     

南海东北部海域中尺度涡的季节和年际变化

采用7a的T/P高度计资料对南海东北部海域海面高度异常及其季节变化和年际变化进行研究。研究表明该海域是中尺度涡的高能量区,尤其经常生成强的反气旋涡;海面高度异常的均方根高值区(即中尺度涡的高能量区)主要分布在台湾西南部(21.3°N,119.0°E)和吕宋岛西北(19.5°N,119.5°E)附近的深水海域;海面高度异常的均方根值随季节有明显的变化,春季是中尺度涡最弱的季节,均方根值最小,夏季次之,秋、冬是中尺度涡最强的季节,均方根值最大;海面高度异常的均方根值也表现出显著的年际变化,特别在ElNi no事件期间(1997年)其年均方根值最小。     

基于T/P卫星高度计资料的台湾岛周边海域风浪的分布和时间变化特征

利用有效波高和风速的3种概率密度函数分布:Rayleigh概率密度函数分布、Weibull概率密度函数分布、Log-Normal密度函数分布,结合TOPEX卫星高度计资料,对台湾岛周边海域的有效波高和风速进行分析比较.结果表明:有效波高的观测资料直方图与Log-Normal概率密度函数分布符合较好;而风速的观测资料直方图与Weibull概率密度函数分布符合较好.台湾岛周边海域的大部分海域以年变化为主,有效波高的平均值在冬季达到最大值,每年12月的平均值最大.每年平均有效波高最大值大多数出现在夏季,春季则是一年中有效波高平均值最小的季节,秋季和冬季则是巨浪出现频率较高的季节.同时,对有效波高平均值的时间序列做傅立叶展开表明,对应周期为1 a变化时的波动能量占每条轨道的波高波动能量的主要分量.