海浪对海洋上层的动量与混合作用分析

分析了波浪影响海洋环流的3种机制，给出了波浪对海流的雷诺应力表示、搅拌混合系数表示以及对温盐扩散的搅拌混合系数表示；计算了东中国海区域的波浪动量作用、搅拌混合系数空间分布和时间演化，进而定量分析了波浪对表层海流的动量输送及对海洋上混合层与跃层形成的作用。     

黄海浒苔漂移输运模式的建立与应用

本文利用NCEPGFS预报风场和中国近海高分辨率三维MASNUM海浪-潮流-环流耦合海洋数值预报系统的预报数据,建立黄海浒苔漂移输运模式,用于黄海浒苔溯源和漂移输运数值模拟研究。使用2009年5月份黄海表层漂流浮标数据和2012年MODIS卫星遥感浒苔漂移分布资料对所建立的漂移输运模式进行验证,结果表明所建立的模式能够有效的模拟出浒苔暴发区漂流浮标运动状况,并能够有效地模拟出2012年浒苔漂移输运过程。最后运用所建立的模式开展2008年和2010年浒苔漂移输运过程,模拟结果与文献报道的卫星观测结果一致。模拟结果表明,受海洋表层流影响两年浒苔特征显著不同:2010年浒苔影响海域明显小于2008年,且2010年浒苔主体没有大规模在青岛近岸堆积。     

基于地球系统模式FIO-ESM v2.0对1850~2014年大西洋经向翻转环流变化的研究

大西洋经向翻转环流(Atlantic meridional overturning circulation,AMOC)作为全球大洋的极向热量输送带,对大西洋附近区域的天气及全球气候变化都存在至关重要的影响。采用自然资源部第一海洋研究所研发的地球系统模式FIO-ESM v2.0(First Institute of Oceanography-earth system model version 2.0)分析了1850~2014年AMOC的空间分布特征及时间变化规律,并进一步讨论造成该变化的可能因素。研究结果表明:1850~2014年AMOC最大值出现在40°N、1 000 m深度附近,其时间序列总体呈现-0.079 1×10⁶ m³/(s·a)的减弱趋势,该期间伴随着Labrador、Irminger海域冬季混合层深度的变浅。通过将模式计算的AMOC强度与RAPID (rapid climate change programme)和OSNAP (overturning in the subpolar North Atlantic program)观测资料进行对比,结合模式间并行比较结果显示该模式能较好地再现观测数据期间的AMOC变化规律。FIO-ESM v2.0模式模拟的AMOC具有55 a左右的年代际周期,Labrador、Irminger海域冬季混合层深度变化揭示的对流变化以及Labrador、GIN海域表层海水密度变化造成的海水下沉对AMOC强度的周期性振荡贡献较明显,其周期性变化与海表盐度(sea surface salinity,SSS)、海表温度(sea surface temperature,SST)、蒸发与降水的差值、北大西洋涛动(North Atlantic oscillation,NAO)等要素的变化密切相关。     

黄海冷水团上升流对叶绿素垂向分布的影响

利用黄海冷水团物理-生态耦合模式，对冷水团水域叶绿素垂向分布的季节变化进行了数值模拟研究。物理模式为冷水团热动力模型，生态模式主要考虑叶绿素，营养盐和食植浮游动物基本状态变量的耦合方程。研究结果表明，黄海冷水团上升流对叶绿素垂向分布的夏季上层结构具有显著影响。整个夏季，受上升流的影响，叶绿素垂向分布最大值的位置向海面抬升，量值增大，混合层叶绿素的平均浓度增加，与实测资料比较表明，考虑冷水团上升流的影响比不考虑上升流与实测结果符合要好。     

长江口外缺氧区生消过程和机制的再认知

通过对2006~2007年长江口外缺氧区多学科历史资料和相关模拟、遥感资料的分析,深入研究了该缺氧区的生消过程和分布形态及其结构,从水文环流动力学、浮游植物繁殖(导致有机物耗氧分解)以及其他因素等角度综合系统探讨了缺氧区生消及其位置季节性变化的机制,阐释了缺氧区生消过程中多因素的协同作用,揭示了缺氧区分布形态和结构的受控机制.研究表明:冬、春季长江口外的水文环境提供了较低溶解氧(DO)含量的水体,是缺氧区形成的前期背景条件;入夏后,缺氧区逐渐向北发育成熟,受地形、有机物局地分解和黑潮次表层水涌升的影响,7~8月份长江口外缺氧区在空间上呈现出不连续的分布特征,其在内陆架具有南、北"双核"结构,并于东部外陆架亦发现一个低氧核心,各部分的缺氧程度也不相同,北部的整体上最强,南部的次之,外陆架上的最弱;夏季北部缺氧区不仅与南部缺氧区的北向分化有关,也是在局地得以发展和加剧的结果,8月达到鼎盛期,9月以后由于层化削弱很快向南退缩并消失;秋季,于南部浙江沿岸存在缺氧区,并在济州岛西南部也形成一DO低值区,但均很快消亡,同时由于所处动力环境的改变还导致外陆架DO低值区外移.跃层强度的变化及其对DO垂向输送阻隔作用的长时间累积效应对缺氧区缺氧程度具有重要影响;长江口外海域层化区域面积、各流系/水团强度和上升流、锋面、浮游植物生物量高值区的季节性变化共同制约着内陆架缺氧区的扩展及其位置的纬向(南北向)移动;黑潮次表层水等动力因素的综合作用是导致外陆架存在一个DO低值核心的原因所在;东海北部底层冷水是济州岛西南部海域DO低值区在秋季得以形成的动力学基础.长江口外特殊的海底地形以及泥质区分布对缺氧区的发育亦具有一定影响.长江口外缺氧区的生消过程、分布形态以及其结构和位置的季节变化是多种因素协同叠加综合作用的结果.     

夏季长江口外低氧区的动态特征分析

研究长江口外海域夏季低氧区的动态特征具有重要的科学意义和应用价值.通过对长江口外低氧区典型月份历史资料以及该海域生态环境演变的分析,揭示了长江口外海域低氧区北移、氧最低值波动下降和低氧区面积扩大的年代际变化趋势,阐明了低氧区的演变与富营养化以及海洋动力环境之间的关系,并对2006年夏半年(6-10月)低氧区的位置变化过...     

Seasonal variability of thermocline in the Yellow Sea

Based on the MASNUM wave-tide-circulation coupled numerical model, seasonal variability of thermocline in the Yellow Sea was simulated and compared with in-situ observations. Both simulated mixed layer depth (MLD) and thermocline intensity have similar spatial patterns to the observations. The simulated maximum MLD are 8 m and 22 m, while the corresponding observed values are 13 m and 27 m in July and October, respectively. The simulated thermocline intensity are 1.2℃/m and 0.5℃/m in July and October, respectively, which are 0.6℃/m less than those of the observations. It may be the main reason why the simulated thermocline is weaker than the observations that the model vertical resolution is less precise than that of the CTD data which is 1 m. Contours of both simulated and observed thermocline intensity present a circle in general. The wave-induced mixing plays a key role in the formation of the upper mixed layer in spring and summer. Tidal mixing enhances the thermocline intensity. Buoyancy-driven m     

北部湾冷水团的季节变化及其机制的数值研究

A wave-tide-circulation coupled model based on the Princeton Ocean Model is established to explore the seasonal variation of the cold water mass in the Beibu Gulf and its mechanisms. The results show that the cold water mass starts forming in March, reaches the maximum strength during June and July, and fades away since October. Strong mixing in winter transports the cold water from sea surface to bottom. The cold water mass remains in the bottom layer as the thermocline strengthens during spring, except for the shallow water where the themocline is broken by strong tidal mixing, which gradually separate the cold water mass from its surrounding warm water. Further analysis on the ocean current and stream function confirms that the cold water mass in the Beibu Gulf is locally developed, with an anticlockwise circulation caused by a strong temperature gradient. Sensitivity experiments reveal that the cold water mass is controlled by the sea surface heat flux, while the terrain and tidal mixing also play important roles.     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。