潮汐摩擦的非线性效应(Ⅱ)

在本文的第(Ⅰ)部分中,已给出了平方摩擦项的Fourier展开式。在这一部分里,我们将给出潮汐方程的一组近似解,并阐明解的物理意义,所得结果表明: 1.由于摩擦的非线性,当多个源潮波同时存在时,小的潮波比大的潮波衰减得更快。这个论断实际上Jeffreys(1970),Gallagher和Munk(1971),以及Garrett(1972)都曾得出过,虽然不是都说得很明确。作者在文献[2]中也从另一角度作过说明,本文只是给出更确切一些的数值。     

南极长城站潮汐变化特征及水文气象因素对平均水位的影响

文献[1]介绍了在南极长城站进行的潮汐观测,文献[2]统计和计算了潮汐特征值,文献[3]利用1987年夏季观测资料对潮汐特征做了初步分析.本文使用新获得的1987年3月至1988年2月连续观测资料,对这里的潮波传播、潮汐性质、日潮不等、潮差和水位等潮汐现象进行分析,并就水文、气象因素对平均水位的影响初步进行探讨.     

渤海的潮混合特征及潮汐锋现象

人们对黄海的潮汐锋现象已有一些报道和研究[1～4],但对渤海的潮汐锋现象却没有进行过认真的分析和讨论,迄今只有赵保仁[1]在讨论黄海的潮汐锋时,指出过渤海海峡的潮汐锋现象;而黄大吉等[5]在数值计算渤海的温度变化时也指出在渤海内部存在着潮汐锋现象,但却没有进行深入的分析和给出任何实测证据.本文试图根据方国洪和曹德明最近在渤海取得的潮汐潮流数值计算结果1),计算由Simpson等[6]提出的陆架海的潮混合层化参量,来讨论渤海的潮混合特征;并进一步利用实测水文资料和海面温度的卫星遥感图像来说明渤海潮汐锋的分布和变化特征.     

正规半日潮海域潮汐不对称性及量化

潮汐变形是近岸潮汐的一个基本特征,潮汐不对称的判断及量化是一个重要的研究内容。传统的判别方法是通过M2分潮与其倍潮(M4、M6等)以及分潮K1、O1和M2等的相对振幅和相对相位实现。这些方法主要基于满足特定关系的分潮组的调和常数计算,不易应用于研究潮汐不对称在不同时间尺度的变化。针对正规半日潮海域,通过对潮汐不对称的分解,对潮汐不对称在一个涨落潮过程中的产生及量化进行了探讨。研究认为,近岸潮汐一个涨落过程的历时随潮汐过程变化,在一个涨落潮过程中,近岸的潮汐不对称不仅来自于M2分潮及其倍潮或K1、O1和M2等满足一定频率关系的分潮波组合,M2分潮与任何分潮叠加均可能导致涨落潮过程的不对称及其类型的潮间转换。潮汐不对称的大小与所选分潮与M2分潮的相位、振幅之间的关系密切。给出的潮汐不对称分解方法在正规半日潮海域具有一定的适用性,能够将不同分潮对潮汐不对称的贡献进行分离。但对于相对振幅大于1/2的分潮,此分解方法尚需进一步研究。     

潮优型河口动力对水深变化的响应机制研究——以葡萄牙Guadiana河口为例*

强人类活动(如航道疏浚)和自然气候变化(如海平面上升)对近岸河口环境不同影响的辨识是目前河口海岸学研究的热点和难点问题。在地形概化和动力简化条件下, 解析模型能够快速辨识强人类活动和自然气候变化对河口环境的影响, 它是探讨河口动力过程对外界干扰的响应机制的重要工具。本文基于前人对葡萄牙Guadiana河口不同分潮之间非线性相互作用的研究, 采用一维水动力解析模型探讨河口不同分潮潮波传播过程对水深变化(模拟航道疏浚和河道淤积过程)的响应机制。研究结果表明: 平均水深$\overline{h}$的变化影响无量纲河口地形参数γ和摩擦参数χ, 进一步影响河口动力参数包括潮波振幅参数ζ、流速振幅参数μ、波速参数λ、潮波振幅增大/衰减率参数δ以及流速与水位之间的相位差?等; 平均水深变化对河口中下游段(x=0~60km)的潮汐动力影响较大, 而对河口上游段(x=60~78km)影响较弱; 主要半日分潮(M₂、S₂、N₂)对水深变化的响应略大于全日分潮(K₁、O₁); 航道疏浚幅度小于2m时, 对河口潮汐动力格局影响不大, 而当疏浚幅度大于2m时, 将对河口潮汐动力格局及水环境(如盐水入侵等)产生较大影响; 河道淤积将导致潮汐动力减弱, 流速振幅、潮波振幅及传播速度减小, 流速和水位之间的相位差也减小。     

江苏沿岸的潮汐运动 Ⅰ.潮汐运动的特征

一、引言江苏沿岸以其岸线多变和独特的辐射状沙洲而著称于世。对于形成该海域独有的地貌形态的动力机制,比较一致认为:苏北沿岸独有的潮波系统所形成独特的潮汐运动是塑造这一辐射状沙洲的主要营造力。对于苏北沿岸的潮汐运动,我们曾根据实测资料作过初步分析。以后,又应用边值方法模拟过该海域主要分潮的潮运动。但是,鉴于当时的情况,模拟结果,尤其是潮流部分,未经实测资料校核。文献[3]在模拟黄海M_2分潮时,也重点探讨过该海域潮运动特征。但因使用较为粗的网格,所以难以反映江苏沿岸的地貌特征。为了更深刻认识该海域潮汐运动的特征,以进一步探讨它与地貌发育的关系。本文采用相对较细的网格尺度,应用有限差分方法模拟了在该海域潮汐运动中起支配作用的M_2分潮。差分格式取于文献[4],将计算结果与实测资料进行了较为详细的比较。结果表明,两者基本符合,尤其是潮流的计算结果更是令人满意。     

渤海M2分潮的伴随模式数值实验

根据渤海海域内M2潮汐调和常数的实测值,采用伴随方法来反演出开边界处的潮汐调和常数.为了取得较好的数值模拟结果,同时对给定的底摩擦系数进行了校正并对水深进行了微调.做了4个实验,并分别计算出调和常数的实测值与模拟值之差的绝对平均值:(1)只用19个验潮站的潮汐调和常数;振幅差为2.4cm,迟角差为5.0°.(2)只用37个观测点的高度计资料;振幅差为4.4cm,迟角差为5.7°.(3)同时利用19个验潮站的潮汐调和常数和37个观测点的高度计资料;振幅差为5.5cm,迟角差为8.5°.(4)同时利用19个验潮站的潮汐调和常数和14个观测点的高度计资料;振幅差为3.3cm,迟角差为5.6°.4个实验结果都较好地体现了渤海M₂潮波的特征.     

黄海潮汐特征(Ⅱ)

前言我们在文献[3]中,对黄海潮汐要素的分布进行了分析.本文则对黄海的潮流要素进行分析研究,并着重对某些特定时刻的潮流场和潮位场的同步变化加以分析,进一步说明黄海潮汐、潮流特征.黄海潮汐、潮流以半日潮为主.因此,我们以主要半日潮流M_2为例,说明黄海潮波的一些特征,对日分潮也做了简述.     

关于潮流的大面预报问题

一、资料整理方法 根据英国Doodson(1936)的研究,海面的潮汐振动在实用上可以近似地用M_2、S_2、K_1、O_1四个主要分潮波的和来表示,这四个分潮的振幅和相角是随具体的天文条件而改变的,时刻t的潮高可写成: H_t=∑BCHcos[qt-(b+c+g)] (1)其中,B、C和b、c是天文变量,H和g是上述四个主要分潮的调和常数,q为分潮的角     

用隶属函数法确定水团的边界及混合带(层)

一、问题的提出在文献[1]中,我们基于海洋水文观测站(层)上的温、盐度资料,利用模糊聚类方法作了水团的划分,初步结果是比较好的。但对于它们的具体边界及混合带(层)的位置,该文没有涉及。本文旨在文献[1]的基础上,试图用隶属函数法,对水团的边界及混合带(层)的宽(厚)度的具体位置的确定进行探讨。     

关于日均海面的计算和应用——Ⅰ.日均海面计算和取样中的滤波和混淆效应

一、前言非潮汐性质水位变化的研究历来是地球物理学中的一个重要课题.近年来越来越多的海洋工作者把水位变化和海洋水文甚至气象状况结合起来进行研究,得到许多有意义的结果.有关情况在文献中曾作过简短的评述.当研究涉及到水位资料时,当然最好是直接采用通常以1小时为间隔取样的原始潮位记录.然而如果所关心的仅仅是周期在数天以上的低频变化时,则直接采用原始记录会引进过多的数据处理工作.为避免这一点,人们常常直接利用日均海面、月均海面甚     

长江口海域有害重金属转移机理——Ⅱ.粘土矿物对重金属吸附作用的热力学和动力学的实验室模拟研究

关于控制水体中重金属含量的因素,六十年代以来文献陆续有所报导.在海水体系中粘土矿物对重金属的固定作用的研究,较早期的有Chester(1965)的伊利石吸附海水中钴和锌的研究.近五年来又见有Rermers[1]、Murray[2]、Meyers[3]、O'conner[4]、Weijden[5]以及Robin[6]等进一步分别探讨了粘土矿物对重金属吸附作用的影响因素、吸附能力及吸附动力学等问题,其中有的还提出了吸附作用的模式.     

南海主要分潮振幅变化趋势再探

潮汐变化研究对于沿海地区海洋工程、洪涝灾害预防和海洋资源开发利用等各方面都有着非常重要的意义。之前的潮汐变化研究主要基于多年逐时验潮站观测,而验潮站数据无论是站点的个数还是站点的位置,都存在很大的局限性,这对我们研究海盆尺度的潮汐变化规律形成了一定程度的阻碍。前人基于25年的T/P-Jason卫星高度计数据发现南海中央深海海盆主要分潮振幅存在异常大的趋势,这是由于中尺度海洋运动对潮汐调和分析干扰导致的虚假结果。本文首次使用了X-TRACK软件处理过的长达27年的T/P-Jason卫星高度计观测来研究整个南海的主要分潮振幅的长期趋势。经过X-TRACK处理后的卫星观测数据在整个南海的准确性和完整性都有了显著的提升。同时,我们使用了权重最小二乘法来消除长周期采样导致的潮汐混淆的影响。我们发现在南海大部分海域,4大主要分潮的振幅都存在显著的变化趋势。振幅和迟角变化的极值主要分布在吕宋海峡西部、马六甲海峡和台湾海峡等水深和岸线变化剧烈的近海海域,振幅最大的上升趋势可达2.75 mm/a,振幅最大的下降趋势可达–2.16 mm/a。南海主要分潮振幅的长期趋势与河流径流以及人类活动密切相关。     

河口三角洲径流和潮汐相互作用模型及应用

受径流影响和调制,径优型河口潮汐的非线性作用强,潮汐调和分析和预报误差大。文章在调和分析方法的基础上,结合河口三角洲内径潮相互作用机理,假定河道地形变化微弱,采用实测潮水位和上游径流量,建立径流和潮汐调和分析(river-tidal harmonic analysis,简称RTHA)模型,用于分析和研究珠江三角洲的径流和潮汐的相互作用过程。结果表明,对于珠江河口年尺度的潮水位数据,RTHA模型分析和预报的标准误差0.12~0.17 m,方差贡献(相关指数)为91%~98%,特别是在径流作用强的河口三角洲中上段,RTHA模型结果远高于传统的调和分析和预报结果,可以以较高精度分离径流和潮汐信号。利用该回归模型对珠江径流影响下非线性潮汐的变化进行研究,结果发现,珠江径流量的洪枯季变化引起河口全日分潮、半日分潮、三分之一分潮的振幅洪季小、枯季大,口门段四分之一分潮的振幅洪季大、枯季小;洪季全日分潮、半日分潮传播速度变小(位相增大),分潮振幅沿程衰减幅度显著增大,自枯季的10%~30%迅速增加到洪季的70%~80%。     

随机微分方程关于部分变元的稳定性和不稳定性

在科学研究中，往往会提出一个系统关于部分变元的稳定性，这可以参考[1]。在随机控制问题中，也提出一个随机系统关于部分变元的稳定性，这可以参考最近的文献[2]。本文作者在[3][4]中分别讨论了有色噪声随机系统与Ito随机系统关于部分变元运动稳定性，[2][3][4]都是用李雅普诺夫函数的方法，本文从另外一个角度来研究Ito随机系统的部分变元稳定性。中心思想是把高维系统的问题归结为较低维的系统的问题。在第一节中引进一种直接估计解的方法，把n维Ito随机系统关于m维(m≤n)的均方指数稳定性或不稳定性，归结为一个m维随机系统的均方指数稳定性或不稳定性。在第二节中，我们把这一思想推广到大系统问题中，得到一个由各个孤立子系统的稳定性判定复合系统稳定性的结果。     

西南黄海M2分潮的数值模拟

本文采用普林斯顿大学海洋模式(POM)结合中国海军司令部发布的海图地形资料, 对西南黄海M2分潮进行了三维数值模拟。利用近岸4个验潮站水位资料和一组2008年夏季鲁南海槽中30m水深处潜标测流资料, 对模拟的潮汐和潮流结果进行了对比。模式模拟的M2分潮振幅与青岛、石臼所和吕泗这三个验潮站的实测资料符合良好; 但与连云港验潮站的实测振幅相比, 模拟振幅明显偏小, 推断主要原因是连云港港口实际水深值与海图地形中的水深值相差较大, 造成模拟结果的偏差。模拟的潮流结果与潜标测流资料在上层和中层较接近, 模拟的近底层潮流结构与实测资料相比存在较大偏差, 推断是由于模式的垂直混合系数误差造成的。使用该模式研究了西南黄海M2分潮对模式地形的敏感性, 发现采用海图地形数据和ETOPO5地形数据所模拟的西南黄海潮汐和潮流有显著不同。使用较平滑的ETOPO5地形数据所模拟的结果中, 西南黄海近岸海区M2分潮振幅偏小、相位偏大、潮流偏弱。研究表明, 鲁南海槽的存在增大了海州湾的潮汐振幅, 苏北浅滩对向南传播的潮波起到了阻挡作用。以上两个西南黄海近岸海区地形的重要特征在ETOPO5地形数据中没有被体现出来, 因此造成模拟误差。     

随机微分方程关于部分变元的稳定性和不稳定性

引言 在科学研究中,往往会提出一个系统关于部分变元的稳定性,这可以参考[1]。在随机控制问题中,也提出一个随机系统关于部分变元的稳定性,这可以参考最近的文献[2]。本文作者在[3][4]中分别讨论了有色噪声随机系统与Ito随机系统关于部分变元运动稳定性,[2][3][4]都是用李雅普诺夫函数的方法,本文从另外一个角度来研究Ito随机系统的部分变元稳定性。中心思想是把高维系统的问题归结为较低维的系统的     

TOPEX/POSEIDON高度计资料用于中国近海M2分潮的同化反演

以整个中国海为研究区域,把开边界取在TOPEX/POSEIDON(T/P)高度计资料数据点,利用趋近插值法将高度计资料同化到二维非线性潮汐数值模式中,反演了中国近海M2分潮的分布.计算结果与60个验潮站资料比较,符合良好振幅平均绝对偏差为6.7cm,相角偏差为5.5°,均方根偏差为12.6cm.根据计算结果给出东中国海和南海M2分潮的同潮图,与相关文献比较,符合良好.研究结果表明,以本方法利用T/P资料来反演中国海潮汐是可行的.     

模糊聚类法在海洋水团划分中的运用初探——Ⅱ.用模糊聚类图与λ集讨论水团个数的辨识及水团间的均匀化过程

在文献[1]中,我们提出了水团模糊聚类划分的理由、原理;并且以1976年10月南海北部某一水域的资料为例,利用模糊聚类的原理作了水团划分的尝试,得到了比较合理的结果。在文献[2]里,我们以文献[1]为基础,建立了水团的模糊子集,运用隶属函数法,研究了如何确定水团的边界位置及混合带(层)的宽(厚)度问题。但是,有关水团个数的确定以及水团间的均匀化过程,上述文献均未具体涉及。有鉴于此,本文进一步假定每一个观测站(层)的海洋水文要素值代表了该测站(层)的小邻域内的海     

广西近海海水溶质稀释扩散现场实验与COD潮扩散数值模拟

海水的稀释扩散是一个十分复杂的问题.在近岸海域,弯曲的海岸线、不同的水深、变化的天气、随机的海浪和周期性的潮汐潮流都对海水的扩散产生直接影响.Joseph和Sendner[1],Okubo[2],及国内的张法高[3]、李培泉[4]、周家义[5]、姜太良[6]等进行了现场实验或数值方面的研究.1992～1996年,我们对广西近海海洋环境进行了8个航次的综合调查,并在广西廉州湾和铁山港进行了数次海水稀释扩散现场实验.