海洋潮流能资源估算方法研究进展

综述了近15 a来国内外海洋潮流能资源评估方法的研究进展,介绍了英国、美国和加拿大等发达国家的潮流能资源评估方案.重点比较和评述了现有的4种潮流能资源计算方法的特点、异同和优缺点,在此基础上,提出了我国近海海洋潮流能估算的思路.另外,还对国际上主要的潮流能开发装置进行了分类介绍.     

气候模式系统模拟结果的不确定性分析

分析了移植通用气候系统模式版本3(CCSM3)到不同计算平台时所发现的模拟结果不确定性现象.以多年平均全球海面温度(SST)为分析指标,给出了CCSM3气候模式系统在不同计算平台和不同CPU分配方案等几种不同计算环境设置条件下的模拟结果,对比分析了产生计算结果不确定性的原因,指出了CCSM3气候模式系统的计算结果依赖于计算环境的设置,特别是耦合器模块在执行系统各子模块间数据交换和数据插值时对计算环境的依赖性可能是导致计算结果差异的主要原因.     

“联合国海洋科学促进可持续发展十年”:内容与评述

为了找到逆转海洋健康状况衰退的有效途径,联合国决定自2021年启动“联合国海洋科学促进可持续发展十年”(以下简称“海洋十年”)计划。2020年12月31日获得联合国大会审议通过的《“海洋十年”实施计划》以“构建我们所需要的科学、打造我们所希望的海洋”为愿景,描绘了“海洋十年”的预期成果、挑战与目标,以及实施、治理、协调、筹资、监督与审查等机制。“海洋十年”被联合国喻为“一生一次”的计划,是联合国发起的海洋大科学综合性顶层计划,它将通过激发和推动海洋科学领域的变革,在全球和国家层面构建更加强大的基于科技创新的治理体系来实现海洋的可持续发展。这将深刻改变人类对海洋的认知与行为模式,深刻影响乃至引导海洋秩序的演化过程,也会对海洋区域合作整体布局产生较大影响。建议我国以“海洋命运共同体”理念为指导,积极参与“海洋十年”,作为深度参与全球海洋治理的核心抓手,尽快组建“海洋十年”国家委员会,制定中国行动方案,与国际社会一道推进海洋的可持续发展。     

海表Ekman流不稳定性致新型次级环流

海洋上混合层中的次级环流可通过物质和能量的垂直输运和混合过程把海洋表层的热量、动量与物质携带到次表层,对海洋上层次级环流生成机制的研究可以丰富对上层海洋的理解和认识。文中利用线性稳定性理论讨论了经典海表Ekman流的不稳定性,提出Ekman流的不稳定性可生成一种新型的次级环流。这种次级环流的空间尺度与雷诺数、Ekman流的垂向衰减速率、水平湍黏性系数与垂向湍黏性系数比值等密切相关,尺度范围从数十米到数千米。数十米量级的次级环流其垂向结构以及次级环流流轴与主流场偏角都与Langmuir环流的特征极为相似,是Langmuir环流形成机制的一种新解释。千米量级的次级环流能够解释黄海浒苔的条带分布。此外,所得次级环流的流轴与主流之间的偏角与科氏力有显著关系,北半球次级环流流轴偏向主流左侧,南半球反之。     

Estimation of Wind Wave Frequency Spectra by Use of the Arcsine Law

In the present study,the surface elevation of wind waves oberved in laboratory and in the Bohai Sea are adopted for the estimation of the wind wave frequency spectrum by use of the method of the arcsine law(MAL).The traditional method uses the surface elevation to calculate the correlation and then estimate the frequency spectrum while the MAL,presented by Yu and Lan(1979),uses the time sequence of zero-crossing points of surface elevation rather than directly the surface elevation to calculate the correlation.66 sets of wind wave data obtained in laboratory and 420 sets of data observed in the Bohai Sea are adopted for the examination of the method introduced by Yu and Lan.Results show that the MAL can give reliable estimation of wind wave spectra.Correlation and form of spectra estimated by the MAL are similar to those estimated by the traditional method.The peak frequency and the spectral density in peak frequency by the MAL are close to those obtained by the traditional method.     

海洋内波的控制方程组

从海水质量守恒律、盐量守恒律、动量守恒律、熵变化律和海水状态律出发，给出了低频变密度海洋运动的原始控制方程和它的各类实用形式。在推导的过程中着重明确控制方程各种近似形式的数学物理意义，这使我们在使用这些方程时更严格、更准确。     

长期极值统计理论及其在海洋环境参数统计分析中的应用

海洋环境极值参数(如风速、流速、波高、周期等)在海洋工程设计中具有重要意义。利用次序统计和极值理论方面的较新研究成果，从理论上证明了多种统计分布中Weibull分布是最优的，使长期极值统计建立在一个更坚实的基础上；同时引入基于序列统计的最大似然估计方法。利用大量数据．对最小二乘估计方法和最大似然估计法进行对比分析，指出最大似然估计法是精确估计．而最小二乘估计方法是保守估计。     

南海海面温度与Nio/DMI指数年际变异的相关性分析

利用NCEP的Reynolds最优插值海面温度产品(1981年12月-2004年10月),对南海海表温度场的年际变化与热带太平洋El Ni~no指数(Ni~no1 2,Ni~no3.4,Ni~no5和Ni~no6指数)以及印度洋的偶极子指数(DMI)进行相关性分析。研究表明南海海面温度(SST)的变异与Ni~no1 2指数的变异相关性较强,南海海表温度场平均滞后Ni~no1 2指数4.77个月时,二者相关达到最大,平均为0.60;Ni~no3.4指数次之,南海海洋表层温度距平(SSTA)平均滞后Ni~no3.4指数6.67个月时,二者相关系数最大,平均为0.49。南海海表温度场对应的伴随形态进一步表明,南海随Ni~no1 2,Ni~no3.4指数出现正异常并有增暖现象,其中南海SST异常随Ni~no1 2指数变化的强度更大。并且几乎整个南海区域均超过95%的置信水平,当Ni~no1 2达到1个标准差(即异常增暖1.04℃),南海平均增暖幅度为0.16℃,越南东南外海和南海16°N以北区域SSTA增幅最大为0.20℃。表征西北太平洋海表温度场的Ni~no5和Ni~no6指数对ENSO现象的响应与南海表层温度场线性相关性不显著。研究还表明,南海海表温度场的年际变化与印度洋偶极子指数(DMI)的相关性不强,相关性仅体现在南海的卡里曼丹岛西南角的局部海域。     

大西洋经向翻转环流的模拟对海表驱动场时间和空间分辨率的敏感性分析

基于全球海洋-海冰耦合数值模式,研究了不同时间和空间分辨率的海表驱动场对大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)和海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)模拟的影响。敏感性数值实验结果表明,海表驱动场时间和空间分辨率的不同不仅会影响SST的模拟,而且会显著影响AMOC强度的模拟。相比高时间分辨率的海表驱动场,时间和空间分辨率的降低会造成AMOC模拟强度的减弱和SST的升高。月平均驱动场驱动的AMOC比6h分辨率驱动场驱动的控制实验减少6.7Sv,降低了34%;同为6h分辨率,粗空间分辨率大气驱动场模拟的AMOC比高空间分辨率实验减少1.4Sv,降低了7%。对海洋上层流场和海表热通量进一步分析表明,低时间和空间分辨率的海表风场的减弱是导致AMOC减弱和SST升高的主要原因。     

基于z坐标海洋模式的全球正压潮波数值模拟研究

The performance of a z-level ocean model, the Modular Ocean Model Version 4(MOM4), is evaluated in terms of simulating the global tide with different horizontal resolutions commonly used by climate models. The performance using various sets of model topography is evaluated. The results show that the optimum filter radius can improve the simulated co-tidal phase and that better topography quality can lead to smaller rootmean square(RMS) error in simulated tides. Sensitivity experiments are conducted to test the impact of spatial resolutions. It is shown that the model results are sensitive to horizontal resolutions. The calculated absolute mean errors of the co-tidal phase show that simulations with horizontal resolutions of 0.5° and 0.25° have about 35.5% higher performance compared that with 1° model resolution. An internal tide drag parameterization is adopted to reduce large system errors in the tidal amplitude. The RMS error of the best tuned 0.25° model compared with the satellite-altimetry-constrained model TPXO7.2 is 8.5 cm for M_2. The tidal energy fluxes of M_2 and K_1 are calculated and their patterns are in good agreement with those from the TPXO7.2. The correlation coefficients of the tidal energy fluxes can be used as an important index to evaluate a model skill.