南海吕宋海峡21°N附近多潜标观测的上层海流

为了了解潮流从西北太平洋经吕宋海峡进入南海内的变化及其垂向结构,本文利用在吕宋海峡附近沿东西方向布放的多套潜标同步获得的高分辨率ADCP长时间连续观测上层海流资料,使用调和分析方法将实测海流分解成3部分:不随时间变化的定常流、周期性潮流和剩余流,并将潮流分解为正压潮流和斜压潮流。通过对实测海流中各组分的分析,得到以下结论:该区域潮流类型在不同深度上有明显变化;M2潮自吕宋海峡传入南海后强度显著减弱75%左右,K1、O1分潮在上层强度减弱约三分之一。从垂向变化来看,在潮流强度上,各站点垂直方向上潮流强度均发生变化。从方向上看,各分潮潮流椭圆东西向特征明显,长轴变化较大,短轴(南北向特征)垂向变化不显著;潮流运动主要沿逆时针方向,垂直方向上潮流明显减弱或增强时会发生转向。斜压潮流主要集中在上表层,100m左右以下随深度逐渐减弱。东西方向斜压潮流能量比正压潮流强,而南北向的流比较稳定,且斜压潮流能量远小于正压潮流。定常流强度在各站点呈现相似的变化趋势,随深度变化减弱。     

长江河口北槽的周期性层化对潮流椭圆垂向结构的影响

基于现场观测流速、盐度资料,通过采用整体理查森计算公式、潮汐调和分析理论,本项研究定量分析了长江河口北槽的周期性层化对M2半日分潮潮流椭圆垂向结构的影响。结果显示:小潮期间层化显著强于大潮,仅小潮出现密度跃层。在向陆端位于导堤和丁坝内的各站位,各层的潮流椭圆均退化为往复流形式;然而,在向海端位于导堤和丁坝外的站位,各层的潮流椭圆均呈顺时针旋转。小潮期间整体理查森数与表、底层潮流椭圆率之差呈现清晰的正线性相关关系,表明层化对潮流椭圆的垂向结构有显著影响。在向海端位于导堤和丁坝外的站位,小潮期间表、底层潮流椭圆倾角差达到约40°,而大潮为10°以下。小潮期间大多数站位的表、底层潮流椭圆相角差达到20°~50°,而大潮为10°以下,小、大潮周期性变化明显。潮流椭圆倾角和相角都在密度跃层处存在明显的垂向突变。在强层化的小潮期间,层化导致的密度跃层处垂向涡动粘性系数的剧烈衰减可能是潮流椭圆椭圆率、倾角和相角垂向变化的主要物理因素。     

长江河口北槽的周期性层化对潮流椭圆垂向结构的影响鏯

基于现场观测流速、盐度资料,通过采用整体理查森计算公式、潮汐调和分析理论,本项研究定量分析了长江河口北槽的周期性层化对M2半日分潮潮流椭圆垂向结构的影响。结果显示:小潮期间层化显著强于大潮,仅小潮出现密度跃层。在向陆端位于导堤和丁坝内的各站位,各层的潮流椭圆均退化为往复流形式;然而,在向海端位于导堤和丁坝外的站位,各层的潮流椭圆均呈顺时针旋转。小潮期间整体理查森数与表、底层潮流椭圆率之差呈现清晰的正线性相关关系,表明层化对潮流椭圆的垂向结构有显著影响。在向海端位于导堤和丁坝外的站位,小潮期间表、底层潮流椭圆倾角差达到约40°,而大潮为10°以下。小潮期间大多数站位的表、底层潮流椭圆相角差达到20°~50°,而大潮为10°以下,小、大潮周期性变化明显。潮流椭圆倾角和相角都在密度跃层处存在明显的垂向突变。在强层化的小潮期间,层化导致的密度跃层处垂向涡动粘性系数的剧烈衰减可能是潮流椭圆椭圆率、倾角和相角垂向变化的主要物理因素。     

连云港近岸海域潮流垂直结构及其季节变化

根据连云港近岸海域夏冬季多站同步连续实测潮流资料,分析了不同季节、不同潮周期潮流垂向分布特征,并对实测潮流资料进行了准调和分析,进一步计算潮流椭圆要素,据此分析了潮流性质、潮流椭圆旋转率、最大流速流向及到达时间的垂向分布.结果表明,连云港近岸海域实测各层潮流在垂向上和季节上具有一定的差异,通常表层潮流最强,底层潮流较弱,夏季表底层大小差异比冬季明显.潮流性质属正规半日潮流,表征潮流性质的日潮流与半日潮流比值随水深的增加而变化,夏季表底层变化比冬季大.最大流速大小随深度增加而递减,夏季比冬季变化显著.最大流速方向随深度变化呈逆时针方向旋转.底层最大流速到达时间比上层早,日潮流比半日潮流变化大.     

蒙特利湾底层潮流特征分析

利用多种分析方法对2011年4月至2011年10月蒙特利湾的1个站点近半年的底层流速观测资料进行分析。潮流谱分析结果表明,半日潮流(M_2和S_2)和全日潮流(K_1和O_1)在该地区潮流中占主导地位。调和分析结果表明,潮流椭圆随深度旋转,且以顺时针旋转为主,潮流振幅存在显著的垂向变化。2个主要半日分潮M2和S2的垂直结构相似,表明该地区的主要潮流是正压的。4个主要分潮随深度变化的主要特征袁明这地区的潮流受下边界层的影响。基于EOF分解的东向和北向潮流的不同垂向模态中,零阶模态的方差贡献至少为85%,斜压模态的方差贡献很小,这进一步揭示了该地区的潮流有很强的正压性。     

南海中部深水海盆的潮流垂直结构

南海季风实验(SCSMEX)期间,由台湾大学在南海中部深海盆投放了3个定点ATLAS浮标,用来观测长时间序列的水温、海流和气象数据。利用调和分析和EOF方法对1998年10月至1999年4月3个站点近6个月的流速观测资料进行分析,研究了观测海区的潮流空间结构特征。调和分析结果表明,该海区以全日潮流为主,潮流椭圆随深度旋转,且潮流以顺时针旋转为主,潮流振幅存在显著的垂向变化。对实测海流进行10~30 h的带通滤波保留潮周期部分,滤波后的潮流进行EOF分解得到潮流存在不同的垂向模态,证明南海深水海盆潮流具有较强的斜压性。     

基于实测资料的钦州湾外海海域潮流特征分析

采用短期资料的潮流准调和分析方法,对2019年7月钦州湾近海海域3个站位的同步潮流资料进行了分析。结果表明：V2测站为不规则全日潮流,V1、V3测站为不规则半日潮流;三个测站均呈现明显的往复流特征,其中,V1和V2测站为N～S向,V3测站为ENE～SW向;除小潮期外,三个站位涨潮流均小于落潮流,平均流速均较小;各主要分潮流基本以K₁、O₁全日分潮流和M₂半日分潮流为主,其次是S₂半日分潮流;垂线平均余流,最大值出现在大潮期间V2测站,达15.7 cm/s,方向为61°。     

废黄河口海域悬沙输运特征

基于在废黄河口海域观测数据(包括流速、流向和悬浮泥沙浓度的垂向剖面),利用瞬时物质输运分解法估算了各站位的余流、单宽净输水量和悬沙单宽净通量以及潮流输沙各影响项的贡献。结果表明:该域潮流类型属正规半日浅海潮流,潮流运动形式以往复流为主,潮流输沙主要影响项为平均流输沙项,各测站净输沙方向与余流方向分布规律较为一致,近岸水域净输沙方向主要为偏南向,离岸水域净输沙方向主要为偏北向。     

径潮流变化对长江潮流界位置的影响研究

赤潮流界是表征河口径潮相互作用的关键界面,受各种动力作用在空间上不断上下迁移。本文基于2012—2019年间长江口岸直水道五峰山至南支河段大范围实测资料,分析了46种径潮流组合下,长江主汊河段主深槽潮流界位置的变化。研究结果表明:(1)在径流条件一定时,随着潮差的减小潮流界位置逐渐向下游移动,初始时期潮流界位置下移速度较慢,后期加快。(2)在潮差一定时,当上边界径流量以同样速度增加时,枯水期潮流界向下游移动的速度快,平水期与丰水期潮流界向下游移动的速度会逐渐减慢。(3)潮流界距大通的距离与潮径比呈显著相关的对数关系,可用于今后潮流界位置的定量计算。潮流界位置随着潮径比的减小而下移,当潮径比约为0.56时,潮流界位置在江阴附近。新水沙条件下,长江潮流界位置的研究对"长江大保护"战略下河口海岸地区的开发规划具有重要现实意义。     

基于FVCOM的台湾海峡三维潮汐与潮流数值模拟研究

基于FVCOM海洋数值模式,采用非结构三角形网格较好地刻画了台湾海峡复杂的岸线边界及海底地形,建立了台湾海峡的三维潮汐潮流数值模型.模拟结果同长期观测资料符合良好,较好地反映出台湾海峡内潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,利用T_tide工具包进行水位潮流调和分析给出了M2、S2、K1、O1四个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆分布.分析表明,M2分潮由台湾岛南北两端传入台湾海峡,两支潮波在澎湖—台湾浅滩南缘相遇,呈NE—SW向倾斜,振幅最大值为2.45m,出现在福建省湄洲湾、兴化湾一带.K1分潮潮波由东北向西南传入,并向南海传播,传播方向上右侧振幅较左侧大0.05m.台湾海峡存在一条分潮潮流椭圆率为0的分隔线,该分隔线大致呈NE—SW走向,分隔线上半部分潮流椭圆旋转方向为逆时针方向,下半部分为顺时针方向.四个主要分潮潮流椭圆长轴基本呈NE—SW走向,但在台湾浅滩表层潮流椭圆长轴方向为NW—SE向,澎湖水道呈N—S向.台湾浅滩处四个分潮的潮流椭圆均较大,对应的潮流也强,可能受当地水深较浅的影响.     

基于地波雷达观测资料的烂沙洋海域表层海流特征研究

利用江苏如东海域地波雷达获得的长期的海流观测资料对烂沙洋海域表层海流特征和余流特征进行了分析。资料分析结果表明:本海域表层海流总体上呈西北-东南向,海域潮流动力较为强劲,各月最大流速介于125~150 cm/s;各月涨潮平均流速介于39~63 cm/s,落潮平均流速介于37~64 cm/s;表层潮流为正规半日潮,M2分潮为最主要分潮,潮流为往复流;东西向潮流流速大于南北向,东西向潮流最大流速为114 cm/s左右,南北向潮流最大流速为62 cm/s左右;该海域余流基本上呈现西向-南向流动,逐时余流方向频率方向为S向或SSW向。     

长江河口北支上口不规则周期潮流的动力机制

数值模拟和动量分析长江河口北支上口枯季大潮期间 1 d内出现"四涨四落"不规则周期涨落潮流现象。长江河口北支上口 1日内两次涨潮流和两次落潮流为常规涨落潮流,受外海半日潮流控制,两次涨潮流和落潮流为非常规涨落潮流。北支上口非常规的涨潮流处于南支落潮的末期,范围小,流速弱,历时约2 h;表层主要是垂向黏滞项和水平扩散项与正压项间的作用,南向的垂向黏滞项起着决定的作用,底层则是斜压项与正压项间的作用;北支上口非常规涨潮流是北风、盐度锋面产生的南向斜压压强梯度力和南支末期落潮流的牵引作用共同造成的;径流抑制非常规涨潮流的产生,持续时间随径流量的增加呈指数递减,当径流量达到22 300 m3/s时,非常规涨潮流现象消失。北支上口非常规落潮流处于南支涨潮流的初期,由于在北支上口南支的涨潮流早于北支涨潮流,导致南支水体进入北支,形成北支上口第二次落潮流,范围较大,流速较强,历时约2.5 h,从表层至底层主要是垂向黏滞项与非线性平流项和正压项之间的作用。本文揭示了北支上口 1 d内出现"四涨四落"不规则周期涨落潮流的动力过程和机制。     

黄河口附近海域潮流特征分析

黄河口作为我国重要的河口区域,研究其潮流特征对河口海域工程建设及环境保护具有重要意义。本文利用黄河口大潮期6个站位25 h连续潮流观测结果,采用准调和分析及数据统计方法,研究了该区域观测期间的潮流特征：观测期间,各站流速流向差异性较大,平均涨潮流历时大于平均落潮流历时。调和分析结果可知,半日潮流为该区的潮流性质,并且多数的站为往复流,该区所受浅水分潮流的影响较低。0～3 cm/s为各观测站的主要余流流速区间,S—SSW向为余流主向;各站位的流速在垂向上基本呈现出逐渐减小的态势。     

北黄海定点连续观测站海流资料分析

本文利用2009年6月至11月期间的ADCP海流资料,研究了獐子岛附近一个固定观测点处的时间平均流及潮流特征。结果表明,该海区的平均流大致沿等深线方向,从黄海流向渤海,整个观测期间纬向平均流大于经向平均流,经向1m宽度范围内的纬向净水体输运量为0.67m3/s,而纬向1m宽度内的经向净水体输运量为0.16m3/s;垂向上可以15m和47m为节点分为三层,15m大致为温跃层深度,而47m以下为底摩擦影响显著的范围。夏季的温盐层化结构对于余流的垂直分布存在显著影响。潮流调和分析表明,该海区的潮汐类型为正规半日潮,M_2和K_1分潮在整个深度范围内的平均振幅分别为27.9cm/s和9.2cm/s,半日潮流由表及底均为旋转流,而全日潮流更趋向于往复流。在垂向上,各个分潮的潮流椭圆均随深度发生小幅度的旋转,半日潮流椭圆随深度逆时针旋转,倾角变化小于30°,全日潮流椭圆随深度顺时针旋转,倾角变化小于40°。潮流在近底层受到底摩擦的影响十分显著,其中全日潮流受到底摩擦的影响较半日潮流大。本次观测是进一步研究北黄海区域潮流、近惯性流动与水体交换输运的直接参考,其结果加深了对该区域流场特性的认识和理解。     

浅海筏式养殖对周边海域潮流和悬浮体特征影响研究

根据黑泥湾近岸海域养殖期与无养殖期多站同步分层潮流泥沙实测资料,对黑泥湾大规模海带养殖区及周边海域的潮流动力特征以及悬浮体分布规律和时间变化进行了动态的研究。通过对比海带养殖期与无养殖期潮流动力与悬浮体特征的时空变化规律,分析了浅海海带筏式养殖对周边海域悬浮体动力特征的影响作用。研究结果表明,研究区大范围分布的海带筏式养殖群落使得潮流动力减弱,并改变了潮流流速和悬浮体质量浓度的垂向分布特征,海底边界层的潮流底切应力被削弱,抑制了海底泥沙的再悬浮作用,但在一定程度上加强了水体的垂向混合作用。     

夏秋季泉州湾中部海域潮流和余流的变化特征

在前人大量研究的基础上,通过数据统计、潮流调和分析、低通滤波及谱分析等手段对泉州湾湾中水道上M站3个多月的实测资料进行潮流和余流特征分析.结果表明:该站为规则半日潮流,以半日潮分量M2占绝对优势;各层涨潮流的主导方向均为WNW向,落潮流主导方向表层为SE—ESE向,实测涨、落潮最大流速分别达151 cm/s和138 cm/s.M站河口环流动力过程非常明显;从表层往底层,余流流向沿顺时针方向从WSW向往NW向偏转;水体在落潮时受潮汐张力的作用,盐度的层化结构逐渐增强,而在涨潮时受潮混合的作用,盐度的层化结构逐渐减弱.     

钱塘江涌潮流速研究

涌潮流速是涌潮的重要特征,一直深受涌潮研究者的关注。21世纪以来,随着声学剖面流速仪的使用,涌潮流速观测有了突破性的进展。本文收集了2003年以来9次钱塘江涌潮流速观测资料,结合理论分析和数值模型计算成果,分析了影响涌潮流速的因素、涌潮流速时空分布规律。结果表明:影响涌潮流速的微观因素主要有涌潮高度和陡度、潮前流速和潮前水深、风速风向等;在涌潮河段,最大流速即为最大涌潮流速,与当地潮差呈良好的正相关关系;在弯道段,涌潮流速在弯道凸岸大于凹岸;涌潮到达后流速从落潮迅速转化为涨潮,没有明显的憇流现象,且涨潮流速过程存在多峰现象;涌潮垂向流速基本上比纵向流速小1个量级,在涌潮时段垂向流速相对较大。     

福建莆田南日岛附近海域潮流能估算

对福建莆田南日岛附近海域1个潮汐观测站和6个潮流观测站站位的实测潮流资料进行分析。结果表明,该海域潮汐为正规半日潮,大潮期间垂向平均流速最大在1.0m/s左右。介绍了国际上常用的估算潮流能的方法:Farm方法和Flux方法,并用这两种方法分别对南日岛附件海域潮流能进行估算。近似得到该海域大潮期间可开发潮流能功率在0.5MW～1.0MW之间,小潮期间可开发潮流能功率在0.2MW～0.4MW之间。     

象山港潮汐通道潮波变化特征及其影响因素分析

依据象山港佛渡水道、牛鼻山水道和狭湾口的实测水文资料,分析3个潮汐通道的潮汐、潮流分布特征及其差异性;建立该水域潮流数值模型,探讨各水道及其交汇处的流场变化特征和影响影响分析。结果显示,狭湾内的涨落潮流主要通过牛鼻山水道受外海潮波的影响,仅在涨落潮流的起始阶段经佛渡水道与崎头洋存在水体交换;牛鼻山水道涨落潮流主要受外海潮波的控制;崎头洋落潮流与外海涨潮流在佛渡水道的交替变化,决定了佛渡水道涨落潮流的方向。佛渡水道涨潮流为东北向,落潮流为西南向。崎头洋通过佛渡水道与象山港进行水体交换,象山港涨、落潮流除了与外海进行水交换外,还受到杭州湾涨、落潮流的影响,有助于对舟山群岛南侧潮波以及杭州湾与外海水体交换的研究。     

渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响

采用有限体积近岸海洋模型FVCOM,基于渤海2004和2014年的岸线地形数据,构建渤海2个年份的三维潮汐潮流数值模式;通过数值模拟研究,探讨了渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响。数值模拟结果表明:岸线地形变化后,半日分潮潮时在渤海湾、莱州湾和渤海中部东南海域提前,在辽东湾和渤海中部西北海域滞后;振幅在渤海湾及辽东湾增大,在莱州湾及渤海中部减小;位于秦皇岛和黄河口的半日分潮无潮点位置分别向西南和东南方向移动。渤海绝大部分海域全日分潮潮时提前,振幅增大,位于渤海海峡的全日潮无潮点位置向东移动。潮流性质系数在莱州湾增大,在渤海其他大部分海域减小,渤海规则半日潮流海区范围略有增加,不规则半日潮流海区范围相应减少。