台湾海峡M2分潮的三维数值模拟

本文利用普林斯顿海洋模式对台湾海峡Ｍ２分潮作了分辨率较高的三维数值模拟,在较准确地模拟了潮汐分布的基础上,研究了Ｍ２分潮流椭圆分析,最大流同时线分布,潮流场的水平及垂直结构,最后还给出了Ｍ２分潮余流,余水位的分布。结果表明,Ｍ２分潮最大流同时线在海峡中部同时形成密集区的一个圆流点;构成海峡潮波系统的两股潮波中,南支潮波的影响似超出了以往所构成;最大潮流仅在近海底处急剧减小,最大流方向随深度增加右转     

渤海、黄海、东海M2潮汐潮流的三维数值模拟

利用建立的一种新的半隐半显三维数值格式,将渤海、黄海、东海作为一个整体,采用球面坐标系下的三维潮波方程组,考虑了引潮力的作用,数值模拟了渤海、黄海、东海的M₂分潮的潮汐与潮流,结果较好地体现了渤海、黄海、东海M₂分潮的特征.通过比较65个验潮站的实测值与计算值,所得计算结果的振幅差平均为6.4cm,相角差为6.1°,计算与实测符合良好.本文给出的问潮图与Fang于1986年给出的实测占数值综合结果基本一致.对选取的47个测流站,比较了各层潮流调和常数Ucosζ、Usinζ、Vcosη、Vsinη的计算值与实测值的偏差,偏差绝对值的平均在2.6～4.9cm/s之间.并比较分析了潮流的垂直结构,所得结果与实测符合较好.首次揭示出回流点的水平位置不随深度变化这一特性.最后给出了M₂分潮的潮能消耗.     

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.     

水东湾潮流特征分析及三维数值模拟

基于水东湾海域利用现状及水环境综合整治工作的迫切需要,对其海洋水文要素开展野外调查,以清晰理解其潮流特征,并据此进行潮流三维数值模拟.调查结果显示,水东湾观测期间的实测潮差在2.6~2.9 m之间,平均潮差约2.8 m,湾口潮差最大,湾顶海域潮差最小,涨潮历时略长于落潮,属不正规半日潮;各观测站位的最大流速相差较大,最高值出现在湾口深槽,为134 cm/s,最低值出现在湾顶浅海海域,为31 cm/s,最大流速水平分布基本上呈现为从湾口向湾顶递减态势.模拟结果显示,水东湾内潮流基本沿潮汐通道呈往复流动,涨潮流向介于280°~300°之间,流速在0.28~1.36 m/s范围内变化;落潮流向介于128°~180°之间,流速在0.56~1.44 m/s范围内变化,流矢受地形限制显著.     

北部湾潮汐潮流的数值模拟

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,对北部湾的潮汐潮流进行数值模拟。选用不同的海底摩擦系数、海底粗糙度系数以及水平湍流摩擦系数进行数值试验。试验结果表明,当海底摩擦系数取2×10-3～3×10-3,海底粗糙度系数取1×10-3～2×10-3m,而水平湍流摩擦系数取1×102～5×103m2/s时,模拟所得潮汐、潮流结果与实测数据吻合较好;并由此对北部湾的潮汐、潮流和潮余流等特征进行了分析。还给出了垂直湍流黏滞系数呈抛物型的分布特征。对该海域的水动力状况有了进一步的了解,为该海域的环境保护规划提供了科学依据。     

南海潮汐潮流的数值模拟

本文用二维球坐标数值模式计算了南海m₁[=(K₁+O₁)/2]和M₂分潮的分布.计算范围从2°N到25°N,99°E到121°30'E,坐标的经向纬向、格距均为1°/4.计算结果与92个实测站进行比较符合良好,m₁分潮振幅的平均误差为4cm,迟角为7°.M₂分潮振幅的平均误差为9cm,迟角为12°.根据计算结果给出南海m₁和M₂分潮的潮汐、潮流、潮余流和潮能通量分布图.     

大窑湾M2分潮潮流场初探

本文主要从大窑湾实测流资料入手,计算了潮流调和常数,并相应地推算了M_2分潮流椭圆要素。通过进一步分析,从而揭示出了该湾M_2优势分潮潮流场的分布特征及其变化规律。     

台湾海峡M_2分潮的三维数值模拟

本文利用普林斯顿海洋模式对台湾海峡 Ｍ ２ 分潮作了分辨率较高的三维数值模拟。在较准确地模拟了潮汐分布的基础上,研究了 Ｍ ２ 分潮流椭圆分析、最大流同时线分布、潮流场的水平及垂直结构,最后还给出了 Ｍ ２ 分潮余流、余水位的分布。结果表明, Ｍ ２ 分潮最大流同时线在海峡中部同时形成密集区和一个圆流点;构成海峡潮波系统的两股潮波中,南支潮波的影响似超出了以往所认为的范围;最大潮流仅在近海底处急剧减小,最大流方向随深度增加右转,到近底层又向左转;潮汐余流和余水位均较弱,仅在澎湖水道、台湾浅滩附近余流较大。     

北部湾三维潮汐潮流数值模拟

潮汐潮流变化对海洋建设、民生、国防等方面都有重大意义,深入了解北部湾潮汐潮流变化可为北部湾沿海港口航道建设等提供重要的参考依据。本文基于有限体积海岸海洋模型(Finite-volume coastal ocean model, FVCOM)建立了一个三维潮汐潮流数值模型,对北部湾的潮汐潮流进行数值模拟分析,同时收集了历史潮位站、2个实测潮位站以及4个海流实测站点数据对模型结果进行对比验证。结果表明,北部湾湾内以规则全日潮为主,湾内同时存在规则全日潮流、不规则全日潮流以及不规则半日潮流,潮流运动形式主要以往复式潮流为主。在涨落急流场中,最大流速点位于琼州海峡口处,流速达到157 cm/s,计算得到的最大可能流速也位于琼州海峡内。北部湾内余流平均流速为2 cm/s,余流通过琼州海峡从外海进入北部湾,并沿着广西近岸流动,在湾内形成一个气旋式环流。通过与实测资料对比,本研究所进行的数值模拟结果与实测资料基本吻合,能够反应出近年来北部湾水动力状况,为北部湾海洋工程建设以及环境保护提供了重要的科学依据。     

港口潮汐潮流及海浪高分辨率数值模拟

利用约束型Delaunay地形网格构造技术,以及潮汐、潮流、波浪数值计算和网格嵌套技术,融合高分辨率的地形数据,对港口海洋潮汐、潮流、波浪进行高分辨率数值模拟和仿真,并以我国近海某港口为例,对预测预报结果进行了分析、对比,取得了理想的效果.     

The Adriatic Sea M2 and K1 tides by 3D model and data assimilation

In the present work we explore the impact of assimilating local tide-gauge and altimetric data on the quality of predicting the major Adriatic tides (M₂ and K₁). To that end we compute optimal tidal open boundary conditions for a 3D high-resolution finite-element model by using an incremental assimilation formalism. The essence of the method is the use of two dynamical models where the solution in the complex 3D high-resolution model is sought via assimilation of prediction errors into the simpler 2D model with explicit inverse. In the central numerical experiment, harmonic constants from 12 tide gauges are assimilated and the results are analysed at 31 locations, hence 19 independent ones. The data assimilation contributes to the reduction of maximum amplitude error from 5.6 to 0.5 cm for M₂ and from 3.9 to 0.1 cm for K₁. The assimilation procedure is repeated by assimilating suitably processed Topex/Poseidon altimeter data, again validating the outcome at 31 tide gauge locations. The result was very similar to the gauge-data assimilation outcome. The model output is also validated with the current data, not used in the assimilation. At two locations and at three depths the model was able to reproduce the major and the minor semi-axes of tidal ellipses, as well as their orientations very well.     

A three-dimentional model of the northeast East China Sea, with application to the M2 current field

A simple three-dimensional tidal model is used to examine the M2 tidal current distribution in a northeastern part of the East China Sea, especially the vertical variation of the current in the region. Computed M2 current is compared with observations available and found to be in good agreement.Main features of the calculating method in this study are: (1) Vertical variation of the tidal current is taken as a funetion of the depth-mean velocity: (2) the method is applicable to a variety of the vertical eddy viscosities; (3) it has a fine vertical resolution, especially near the sea bootom. So, this method not only enables us to get a steady state solution easily but also depicts effects of the friction on the vertical variation of the current much better.     

Numerical study of M2 internal tide generation and propagation in the Luzon Strait

Based on the z-coordinate ocean model HAMSOM,we introduced the internal-tide viscosity term and applied the model to numerically investigate the M2 internal tide generation and propagation in the Luzon Strait (LS).The results show that (1) in the upper 250 m depth,at the thermocline,the maximum amplitude of the generated internal tides in the LS can reach 40 m;(2) the major internal tides are generated to the northwest of Itbayat Island,the southwest of Batan Island and the northwest of the Babuyan Islands;(3) during the propagation the baroclinic energy scattering and reflection is obvious,which exists under the effect of the specific topography in the South China Sea (SCS);(4) the westward-propagating internal tides are divided into two branches entering the SCS.While passing through 118 E,the major branch is divided into two branches again.The strongest internal tides in the LS are generated to the northwest of Itbayat Island and propagate northeastward to the Pacific.However,to the east of 122 E,most of the internal tides propagate southeastward to the Pacific as a beam.     

春、秋季台湾海峡海-气CO2通量及其影响因素

于2014年的5月(春季)和9月(秋季)在台湾海峡及其邻近南海和东海海域,采用水气平衡法进行了2个航次的海表和大气pCO_2连续走航观测,同时获取了海表温度、海表盐度、风速及气压等数据,并采用海-气CO_2分压差减法估算了海-气CO_2通量.结果显示,春、秋2个航次平均海表pCO_2分别为387±16μatm和408±18μatm.温度是影响台湾海峡及其邻近海域海表pCO_2的主控因子,水团混合和其他因素等也对海表pCO_2有一定影响.2014年春、秋季节,对研究区域的海-气CO_2释放通量的估算结果分别为0.11±1.60 mmol/(m2·d)和2.51±1.10 mmol/(m2·d).台湾海峡海表pCO_2既存在显著的季节变化,又存在较大的空间差异.     

台湾海峡的潮流沉积沙体研究与展望

海底沙体是海洋资源开发利用、环境保护、灾害防治和军事行动等必须密切关注的底质类型。台湾海峡沙体面积分布广泛,主要有台湾浅滩、台中浅滩及海峡内受中小型山溪性河流影响的沙体。近年来,台湾浅滩沙体空间分布、大型沙波与小型沙波形态特征及剖面结构研究等领域取得了许多新进展;台中浅滩不同区域的沙体演化对应了地貌发育的不同阶段;而海峡西侧陆架上残留的中小河流沙体地貌也获得了一些新发现。本文归纳了台湾海峡窄陆架上不同沙体的平面分布特征、剖面结构及成因。今后工作的重点应聚焦于进一步获取不同区域高分辨率的地层、地貌证据,并进行对比研究。这些工作能深化对末次盛冰期以来台湾海峡不同地区沙体成因、关联及演化的认识,并有助于了解人类海洋活动与海底沙体演化的响应关系,丰富海底沙体发育和演化理论。     

罗源湾全日潮汐和潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立罗源湾海域二维变边界全日潮汐和潮流数值模型。将计算值与实测资料比较,结果表明符合程度良好。给出了同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、最大潮流及不同时刻潮流场分布。应用该模型可以较系统地了解罗源湾全日潮的潮汐、潮流状况。     

M2分潮对夏季长江冲淡水扩展影响的数值研究

利用σ坐标系下的斜压浅涨环流模式,研究Ｍ２分潮对夏季长江冲淡不扩展的影响,在“准定常流”作用下,模拟出能反映夏季长江冲水火水扩展的盐度场,并模拟出与黄、东海实测资料相符的Ｍ２分潮。在此基础上,用两种方案讨论Ｍ２分潮对冲淡水的影响。第一种方案,仅考虑Ｍ２分潮,计算它对冲淡水扩展的影响,第二种方案,将Ｍ２分潮和“准定常流”耦合,计算冲淡水的变化,结果表明,Ｍ２分潮对冲淡水扩展有一定影响,其中包括潮混合