中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟.模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%.本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系.研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,面以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域.此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报.     

气象强迫场时间频率对ROMS模式高分辨率数值模拟的影响分析

利用海洋数值模式对海洋环流、潮汐、温盐场等进行模拟,是目前海洋科学研究中的重点方向。覆盖渤海、黄海、东海的中国近海广阔海域是海-气相互作用的显著作用区,气象场对数值模式的驱动对该海域模拟的效果具有显著的影响。通过设计对比实验,在不同时间频率气象强迫场条件下,利用ROMS模式对中国近海海域的数值模拟研究进行对比分析,为中国近海海域高分辨率海洋再分析和数值预报提供理论支持。     

陆架和浅海环流的一个三维正压模式及其在渤、黄、东海的应用

本文发展了一种σ坐标下海洋环流的三维正压数值模式,模式中垂直涡动粘性系数由混合长度理论确定,因而可随流场的瞬时垂直结构而变化。计算采用了全部交错的网格结构,对计算稳定性有重要影响的垂直涡动粘性项采用了隐式差分格式。文章应用该模式模拟了渤、黄、东海冬、夏季风生环流,解释了黄海暖流的可能成因,数值计算结果表明,台湾暖流对对马暖流有重要贡献,在东中国东都海域存在南高北低的水位分布,以及地势效应对台湾-对马暖流系统有重要影响。     

中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟。模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%。本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系。研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,而以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域。此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报。     

东中国海拉格朗日环流数值模拟Ⅰ--自适应环流模型

海洋环流是海洋科学研究的1个焦点.本文首次建立了东中国海环流自适应数值模型.由于所设计的自适应网格既与边界适应,又在水深变化急剧的东海陆坡处得以加密,从而使坐标变换下的三维斜压模式克服了跨越陆坡计算这一难题,并以期获得更为精确的数值研究成果.该模型基于Lagrange时均观点,而非Euler观点.它可计算海域三维斜压流场,从而得到其风生-热盐-潮致Lagrange环流.模拟结果与实测及现有的数值研究结果比较,合理可信.其中黄海暖流的起源问题,计算结果与传统观点相悖,而与近期实测结果一致.本文为系列报道之首篇.     

涡分辨率的南海区域海洋环流模式构建技术研究

针对复杂海洋中尺度现象模拟仿真的技术难题,利用区域海洋环流模式ROMS,通过模式的网格构建、地形处理以及模式的初始场和强迫场处理技术,构建出一套涡分辨率南海区域海洋环流模式。通过模式模拟结果与卫星遥感实测资料等对比,发现该模式能够较好地模拟出南海涡旋及其引发的海温异常等海洋中小尺度过程,说明该模式可作为研究复杂海洋中尺度现象影响海军武器装备效能的环境数值仿真手段。     

COHERENS模式在长江口赤潮源推测中的应用

在COHERENS基础上,建立了一个σ坐标下的三维渤海、黄海和东海海域夏季环流数值模式,较好地模拟了夏季渤海、黄海和东海海域的环流系统(黑潮、台湾暖流、对马暖流和长江冲淡水)。在此斜压流场的基础上,进行了拉格朗日颗粒追踪和欧拉输运数值模拟来推测长江口及其邻近海域赤潮高发区的可能赤潮源。提出台湾海峡、福建浙江近海和台湾东北海底存在赤潮的“种子”,它们很可能就是我国长江口赤潮高发区的赤潮源,这仍需现场的海洋调查去证实。数值模拟推测赤潮源是对流-扩散输运方法在海洋生态学领域中的一个新应用。     

吕宋海峡流场季节变化的数值模拟

基于海洋模式HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model),利用大小区嵌套技术,分别对全球海洋和西北太平洋进行了网格嵌套数值模拟,研究了吕宋海峡海域环流场的季节性变化。考虑全球海洋环流影响的西北太平洋模式,成功地刻画了黑潮的流结构及季节变化。吕宋海峡海洋环流流场在不同深度处差异较大,存在着明显的季节变化。黑潮入侵南海主要发生在500m深度以上,冬季最明显,夏秋两季不明显。在500m层常年存在一支南海暖流流入西北太平洋,在800m层南海暖流消失。一年四季黑潮主要通过吕宋海峡的南部和中部进入南海。1 000m层流场表明,黑潮主要通过吕宋海峡的中部入侵南海。在800~1 000m处主要是黑潮水流入南海。     

预估修正法对河口海岸海洋模式稳定性的提高

河口海岸海洋模式时间差分为欧拉前差格式，在涡动粘滞系数较小的情况下，模式存在着弱不稳定性。为提高模式的稳定性，采用预估修正法对模式中科氏力项作半隐式处理。首先在理论上证明了模式稳定性的提高，随后设计一个高分辨率网格，考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力，把模式应用于冬季渤、黄、东海环流的数值模拟，数值试验也证明了模式稳定性的提高。改进后的河口海岸海洋模式较成功地模拟出了冬季渤、黄、东海环流（黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海暖流和沿岸流），与实际观测和研究结果较为一致。     

东中国海拉格朗日环流数值模拟I——自适应环流模型

海洋环流是海洋科学研究的1个焦点。本文首次建立了东中国海环流自适应数值模型。由于所设计的自适应网格既与边界适应，又在水深变化急剧的东海陆坡处得以加密，从而使坐标变换下的三维斜压模式克服了跨越陆坡计算这一难题，并以期获得更为精确的数值研究成果。该模型基于Lagrange时均观点，而Euler观点。它可计算海域三维斜压流场，从而得到其风生-热盐-潮致Lagrange环流。模拟结果与实测及现有的数值研究结果比较，合理可信。其中黄海暖流的起源问题，计算结果与传统观点相悖，而与近期实测结果一致。本文为系列报道之首篇。     

A reduced thermodynamic model on the formation of the Nansha warm water

A reduced vertically integrated upper mixed layer model is set up to numerically study the thermodynamic process of the formation of the "Nansha warm water"(NWW) in the Nansha Islands sea areas in spring. According to the numerical experiments, it is shown that, in spring, the formation of the NWW is mainly due to the sea surface net heat flux and the local weak current strength; the contribution from temperature advection transport and warm water exchange with the outer seas (Sulu Sea or south of Sunda shelf) is very little. In the sea areas where the current is strong, the advection may also play an important role in the temperature field.     

A reduced thermodynamic model on the formation of the Nansha warm water

A reduced vertically integrated upper mixed layer model is set up to numerically study the thermodynamic process of the formation of the “Nansha warm water”(NWW) in the Nansha Islands sea areas in spring. According to the numerical experiments, it is shown that, in spring, the formation of the NWW is mainly due to the sea surface net heat flux and the local weak current strength; the contribution from temperature advection transport and warm water exchange with the outer seas (Sulu Sea or south of Sunda shelf) is very little. In the sea areas where the current is strong, the advection may also play an important role in the temperature field.     

河流和暖平流对中国东部近海逆温层影响的数值研究

为定量化研究影响中国东部近海逆温层产生和发展过程的主要因素,基于Princeton Ocean Model(POM),通过进行河流和暖流的增减试验,对逆温层的季节变化及其影响因素进行了分析。模拟结果显示,受海表失热影响,逆温层主要出现在9月至翌年3月份,山东半岛北部及东部近海、闽浙沿海为三个主要逆温层发生区域,其中山东半岛北部近海逆温层范围和强度最大。当无河流输入时,整个研究海域无逆温层出现,而河流加倍或减半对逆温层的影响主要体现在长江口邻近海域,出现概率分别增高22%和降低15%。当暖流加倍或减半时,长江口邻近海域逆温层出现概率大幅增高23%和降低69%,山东半岛东部近海次之,分别增高34%和降低25%。当关闭暖流时,长江口外海逆温层消失,山东半岛东部近海逆温层出现概率降低约70%,且变浅76%。以上表明,河流淡水是中国东部近海逆温层形成的必要条件,在保持必要河流淡水输入条件下,暖流的变化对中国东部近海逆温层形成的影响比河流变化大,其中对长江口外海影响最大,山东半岛东部近海次之。暖流流量的增减可引起100 m以浅陆架区的海表面高度异常,影响跨40 m等深线海水交换和温盐锋面的形成,造成逆温层大范围的转移和变化。     

黄骅电厂二期工程温排水排放方案优选

在利用分步杂交有限元方法建立渤海湾潮流场的基础上,通过数值模拟的方法建立黄骅电厂温排水海域的温度场,对不同温排水设计方案进行了预测分析。设计方案充分考虑了排放口位置、排水量和温升对海域环境造成的影响,设计了一、二期工程排放口分建和合建时的五种方案。预测结果的对比分析显示,方案V(一、二期工程温排水集中由2排放)是最佳方案。     

黑潮和中国近海环流

本文根据历史资料总结和讨论了黑潮对中国近海环流影响的基本结果,指出经巴士海峡进入南海和沿台湾海峡向北运动的黑潮分支,其年际变化明显,并认为该黑潮分支的运动状况对中国近海特别是南海和东海南部的中、下层环流影响显著,需要作进一步的调查研究。     

中国东部海域潮汐余流特征及其动力分析

潮汐余流对中国东部海域物质输运过程起着重要作用。通过对中国东部海域的三维数值模拟,计算了潮汐余流并从潮余涡量角度分析了其形成机制。中国东部海域的欧拉余流在水深较浅的朝鲜半岛沿岸、苏北浅滩、长江浅滩、闽浙沿岸,以及冲绳海槽附近海域,流速量级较大,以余流涡旋的形式呈现,其机制为局部地形差异和潮汐水位高度波动下,科氏效应或摩擦效应导致潮周期内存在净涡量。斯托克斯漂流量级在浅水区较大,而在深水海域则远小于欧拉余流。拉格朗日余流在深水区域与欧拉余流相似,在浅水区域由欧拉余流和斯托克斯漂流共同决定。输运余流和拉格朗日余流分布特征更接近,特别是在近岸海域,但两者的物理意义并不相同。潮汐余流由于常年稳定存在,且在许多海域的流动方向同已知的沿岸流系的方向基本一致,是中国东部海域沿岸流的重要组成部分。估算出了输运余流对沿岸流的贡献率或抑制率,输运余流对近岸陆源沉积物输运和沉积物分布具有不可忽略的作用。     

东中国海潮余流自适应数值模拟

以自适应数值模型首次计算整个东中国海三维 M2 分潮潮致 Euler余流、Stokes漂流和L agrange余流 ,并分析各海区 L agrange余流的特征。渤海 M2 分潮致 L agrange余流在整个海域基本形成一个大的逆时针环流系统 ;辽东湾有一个逆时针流环。在黄海 ,潮致余流也是黄海环流的重要组成部分。在东海的东北部 ,潮致余流有强化对马暖流的作用 ;在台湾北部海域 ,潮余流对台湾暖流有强化作用。在近海海域 ,由于复杂地形的作用 ,潮流非线性作用加强 ,潮余流的量值有较明显的增加。计算结果表明 :在浅水区域 ,Stokes漂流较大 ,Euler余流与 Lagrange余流差别显著     

东中国海拉格朗日环流数值模拟Ⅱ.环流模拟

依据自适应数值模型，模拟了东中国海冬、夏季三维斜压Lagrange环流。模拟发现：台湾暖流的上层水来自台湾海峡入流和台湾东北黑潮的表层水；50m以下的深底层水主要由台湾东北黑潮的次表层水入侵陆架生成。冬季对马暖流外海一侧主要由黑潮水构成，而其近陆一侧由台湾暖流和陆架混合水构成，西朝鲜沿岸流在济州海峡汇入对马暖流；夏季它还包含转向后的长江冲淡水。冬季黄海暖流并非对马暖流的直接分支，黄海暖流水是对马暖流水和陆架水混合而成，这与传统观点相悖，而与中韩黄海水循环动力学合作调查结果一致。黄海暖流东西两侧分别为2支向南流动的滑岸流。夏季黄海环流构成基本封闭的逆时针环流。冬季渤海环流主要有一逆时针大环流，但辽东湾的环流是顺时针向的。渤海环流冬强夏弱，水流在渤海海峡北进南出。     

中国海真寄居蟹属一新纪录种（寄居蟹总科，活额寄居蟹科）

本文记述了采自中国南沙及北部湾的活额寄居蟹科Diogenidae真寄居蟹属Dardanus Paul’son 1新纪录种：丽螯真寄居蟹D. callichela Cook, 1989。提供了形态描述、形态特征图及分种检索表,并讨论了其与近似种的区别。研究标本保存于中国科学院海洋生物标本馆（MBMCAS）     

中国海海葵目(刺胞动物门:珊瑚虫纲)物种多样性与区系特点

基于对中国海域海葵目700余条采集记录的分类整理和分析,对中国海域的海葵物种多样性与区系特点进行了总结。迄今共记录并核实了81个海葵目物种,其中黄渤海有29种,东海有23种,南海有55种,物种多样性呈"南海最高、黄渤海次之、东海最低"的分布格局。中国海海葵目这一分布模式既与中国大多数海洋生物类群由北向南递增的物种多样性格局不同,也不同于其所隶属的珊瑚虫纲与刺胞动物门从赤道向两极明显减少的纬度梯度分布模式,亦与全球海葵目物种多样性由南北纬30o—40o向低纬度热带海域和高纬度逐步降低的分布格局不同。本文将我国海城分布的海葵进行了区系划分并分析了各海域海葵的区系特点,探讨了驱动海葵物种多样性分布的环境因素。