水面皮层破坏-复原过程的实验室模拟研究

依据水面红外发射和红外遥感测温原理，采用HDG－高灵敏度红外测温仪和常规测量仪器相结合的方法，在实验室空气稳定条件下，模拟测得了水面皮层破坏－复原（重建）的热力过程和气－水温差对水面皮层复原过程的影响，获得了大量的测量数据。数据分析表明，当气－水温差从3．0℃变为11．5℃时，水面皮层破坏可导致皮温增量从气－水温差3．0℃时的0．15℃变到11．5℃时的0．45℃，并发现恢复时间与气－水温差呈负线性关系。     

气-水热力边界层的热力学分层分类

从流体的热力学及分层理论出发,建立了分层的热力学依据和气－水热力边界层的三层物理模型,据此,从其热力状态、特征和空间尺度上对它进行了分层分类。这种分类对进上步指导气－水热力边界层研究和研究层内热交换,质量交换以及与层外各种尺度的相互作用具有一定的现实意义。     

水面薄层热结构变化诱发机制的模拟研究──空气冷/暖平流效应

利用ＨＤＧ－高灵敏度红外测温仪和常规测试仪器在低温实验室的水槽中,对气温可控条件下模拟形成空气冷／暖平流流经水面过程中的静态水面薄层热结构进行了分层同步测量。数据分析表明,在空气暖平流过程中的静态水面薄层热气温骤增２１．５℃,水面皮温商步增加达１．５７℃,温度响应系数为＋０．０７３,这种温度应系数在升温吕过程中,其平均值为０．０４６;而在冷平流（降温）过程中,则为－０．０２２,个别情况下,皮温降低     

海冰的热力过程及其与动力过程的耦合模拟

研究和讨论了海气相互作用过程中海冰演变的物理过程；大气和海洋对海冰的热力作用以及冰内物理过程；大气和海洋热力学参数对冰厚和密集度等冰情参数的影响和上述物理过程的数学处理。计算了冰面与水面能量收支，并分析海冰热力增长函数的特征；将热力模式与动力模式。对渤海１９８９－１９９０年度海冰进行数值模拟。结果表明，考虑热力过程的热动力模式，对类似于１９９０年２月１２－１８日海冰融化过程显示出明显的优越性，模拟     

南海暖池初探（Ⅰ）

南海暖池是西太平洋－南海－印度洋热库的重要组成部分。与ＳＳＴ比较，次表层水中表层至１００ｍ的垂直平均温度（ＴＡＶ）是描述南海暖池特征的较好工具，因此采用ＴＡＶ变化来讨论南海海温的时空变化特征。南海暖池有显著的季节和年际变化，其上层海洋热力结构年际变化与赤道西太平洋的变化趋势相反，是独立于“西太暖池”的暖水体。     

气-水热力边界层研究进展

本文概述了迄今在实验室和现场已获得气-水热力边界层所具有的各种物理、化学、生物等持性的研究成果。这些成果对进一步拓宽研究领域,探索内在的客体结构,研究其输送机制和发生机理等具有一定的启迪作用。文中还对未来应当加强研究的几个问题进行了初步探讨。     

海冰的动力-热力过程的数学处理

本文叙述海冰模式中动力-热力过程的数学处理。模式将冰作为一种粘性-塑性流体,引入热力增长函数和变形函数表示气-冰、气-冰-水相互作用,冰脊和水道等对海冰热力和动力学过程的作用。讨论了冰模式中参数化的问题。     

雨滴对水-气界面溶解氧与pH扩散影响的平面光极观测方法

水-气界面是一个重要的物质交换过程界面,对生态系统及生物地球化学循环过程有着重要影响。自然界的降雨可以改变水体表面平衡状态,提高气体在界面的通量交换速率,使得水体界面溶解氧和pH的水平、垂直方向浓度分布发生变化。本文利用平面传感膜具有高时空分辨率、可提供两维浓度分布信息的特点,开展了雨滴对水-气微界面层中的氧气扩散和pH值分布变化模拟实验,采用双参数平面光极同步测量获取低溶解气体在水-气界面的两维分布浓度变化。实验结果证明在受风速、温度影响较小区域,降雨过程对调节表层水体的溶解氧含量和pH值变化具有重要作用,雨滴可以打破水-气界面的微表层平衡机制,促进大气中氧气在表层水体的溶解,使得水面垂直方向23 mm内的溶解氧平均升高2.3 mg/L;降雨对水面12 mm之内表层水体pH值产生的影响较为明显,pH值平均降低了0.2~0.4个单位,表明降雨雨滴促进大气在水-气界面的迁移进程,溶解的CO₂使得表层水体向酸性方向转化。本文提出的基于平面光极两维观测方法为评估低风速、高降雨或低降雨区域的海岸带溶解氧和pH值的变化提供高空间分辨率的水-气界面实时观测新的技术支撑。     

水面薄层热结构变性的实验室模拟研究

利用HDG高灵敏度红外测温仪和常规测试仪器在动力实验水槽里对风作用下的水面薄层热结构变性进行了模拟测量.测量结果分析表明,当T_R>T_w时,风速从0增至16m/s,可使薄层温差(T_R-T_W)增加约0.4℃,温度梯度达8℃/m.同时还发现,在风以0～16m/s速度对水面作用过程中,薄层内热输送有方向改变,其热结构变性转换点发生在摩擦风速为20cm/s左右.此外,文中还对有关形成机制进行了初步讨论.     

不规则波作用下岸基式振荡水柱波能装置的水动力性能研究

为了研究真实海域中振荡水柱（OWC）波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验,对数值模型的有效性进行了验证。研究发现,在不规则波作用下,OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低,特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比,不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低,而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小,其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。     

近场水下爆炸对背空圆板冲击作用仿真研究

在一定的假设条件下,圆板在空气中接触爆炸具有理论解;而在水介质中,近场条件下很难推导理论解。 通过 LS-Dyna 近场条件下全过程模拟计算技术研究水下爆炸载荷对水面圆板冲击作用,得到自由场压力、气泡脉动周期及最大半径、水射流速度等典型特征参数的变化规律,与理论分析结果一致。 揭示了气泡第一周期内脉动形态发展变化过程,获取了结构应力响应、圆板结构变形。 该技术可进一步应用于近场水下爆炸对水面舰船的毁伤评估工作。     

1984—1989年165°E断面海水温盐结构的距平变化

使用１９８４－１９８９年期间中美海－气相互作用合作研究及法国ＯＲＳＴＯＭ完成的沿１６５°Ｅ断面共１７个航次调查中的温,盐资料,对１９８６－１９８７厄尔尼诺（Ｅ１Ｎｉｎｏ）及１９８４－１９８５,１９８８年反厄尔尼诺（ＬａＮｉｎａ）事件期间海洋上层温,盐结构的变化作了分析,章指出,１６５°Ｅ断面温,盐结构的变化具有明显的厄尔尼诺－南方涛动变化周期之特征;研究期间ＥｌＮｉｎｏ与ＬａＮｉｎａ温,盐结构的     

海洋对热带气旋响应的研究

利用中二层非线性原始方程海洋模式，研究海洋在自身不同热力结构下对热带气旋的响应。计算结果表明，初始混合层（ＭＬ）深度和层强强度对海表温（ＳＳＴ）和ＭＬ深度变化起着十分重要的作用。初始ＭＬ深度对海流量值影响较大，层结强度则较小。东海陆架区特殊的海洋热力结构，极易造成ＳＳＴ下降。海洋对７００２号台风响应的模拟结果与观测资料较一致。     

海洋对热带气旋响应的研究 Ⅱ.不同海洋热力结构下的情形

利用中二层非线性原始方程海洋模式，研究海洋在自身不同热力结构下对热带气旋的响应。计算结果表明，初始混合层（ML）深度和层结强度对海表温（SST）和ML深度变化起着十分重要的作用。初始ML深度对海流量值影响较大，层结强度则较小。东海陆架区特殊的海洋热力结构，极易造成SST下降。海洋对7002号台风响应的模拟结果与观测资料较一致。     

热带西太平洋海－气热量交换研究

本文根据ＴＯＧＡ研究计划第１、２、３、８共４个航次考察结果，对热带西太平洋海－气热量交换进行了分析。结果表明，１９８６－１９８７年埃尔尼诺事件发生前，热带西太平洋海－气热量交换非常强烈，埃尔尼诺事件发生后，海－气热量交换反而减弱；在台风环流内，海－气热量交换也非常强烈。热带西太平洋对大气加热场的变化与海表面温度的变化并不一致；１９８６－１９８７年埃尔尼诺事件发生时，不但中太平洋水温异常增暖，同时西太平洋西部洋域表层水也在增暖；热带太平洋信风的加强对热带西太平洋暖池的建立和热带太平洋西风的爆发导致１９８６－１９８７年埃尔尼诺事件的发生似乎是至关重要的，西风爆发首先出现在中太平洋热带海域，然后逐渐往西扩展；西太平洋热带海域主要以潜热的方式把热量输送给大气。潜热加热效应在低纬度热带海洋上的极大值均与热带天气系统的活动有紧密联系。大气主要是从热带西太平洋洋域获得热量。     

似海底反射的地震速度和AVO效应

我们将浓度和压力作为一个函数得到冰和含气体水合物的地震波速度。同以往以简单的慢度和平均模量及双相模型为基础的理论不同，我们使用了Biot类型的三相理论，这一理论考虑了二种固体（颗粒和冰或笼形物）和一种液体（水）的存在，以及一个含气和水的多孔隙基质。对于固体的Berea砂岩，低于0℃时的纵波理论估计值过低，在含有冰－颗粒相互作用和颗粒胶结时与实验数据产生了好的吻合。严格地讲，水的比例与温度紧密相关。假定已知孔隙的平均半径和标准偏差，那么在一给定温度下的波速拟合就能对整个温度范围的速度进行预测。通过一个粘弹性的单相结构模型来计算反射系数。本文的分析是针对游离气带的顶部（位于含气体水合物的沉积层下）和底部（上履于饱含水的沉积层）进行的。如果似海底反射仅仅是由于胶结气体水合物与含游离气沉积层的分界面造成，我们可以得出结论：（1）在一定的气体饱和度下，很难估算低浓度情况下气体水合物数量。然而，水合物的高、低浓度还是可以区分的，因为它们分别呈现正和负的异常；（2）游离气和饱和度可以从反射振幅中而不是从异常类型中获取；（3）P波转化为S波的反射系数是指示高含量的气体水合物和游离气一个较好指示。另一方面，对于未胶结的沉积物，振幅随偏移距变化曲线总是为正。     

波弗特海大陆边缘之下与气体水合物相关的BSR地震研究

位于阿拉斯加北部波弗特海上陆坡海底之下300－700m处有一强的似海底反射层（BSR），与上覆的气体水合物和下覆的天然气及孔隙水之间的相界面对应。世界各地BSRs具有类似的成因，这里通常解释为含本水合物碎屑沉积物之底界，下覆沉积物内可能有或没有游离气。令人惊奇的是，对这些强反向起因知之甚少。在这篇论文里，通过对合成的BSR振幅和波形（随震源－检波器偏移距变化）与穿越波弗特海发育较好的BSR多道地震反射资料比较，分析产生BSRs的物性差异。为了区分BSR之下是否有游离气，需要补充近垂直入射资料和叠前偏移资料。对振幅随偏移距变化（AVO）的分析暗示出：BSR的产生主要是由于BSR之下碎屑沉积物内存在游离气。据垂直入射合成地震记录，估计游离气带厚度薄于11－16m。若气体浓度深度而减少，则游离气带厚度可能大于16m。据AVO模拟，初估BSR之上沉积物内气体水合物饱和度不足孔隙体积的10％。     

E1 Nio形成期热带西太平洋上空大气热结构

本文根据1982年12月至1987年2月中美热带西太平洋海-气相互作用联合调查观测资料计算了大气边界层的块体理查森数和温度结构系数,分析了大气边界层热力稳定度、几个标准等压面热力状况和风场的分布特征,并与1985年底至1986年初的观测资料作了对比,得出E1 Nino形成期热带大气热结构的一些特征。     

北太平洋副热带模态水形成区混合层热动力过程诊断分析

利用NCEP海洋数据和COADS海气通量资料,通过诊断分析,揭示了海表热力强迫、垂直夹卷、埃克曼平流和地转平流效应在北太平洋副热带模态水形成过程中的贡献。研究表明,在北太平洋副热带3个模态水形成海域冬季混合层降温过程中,海表热力强迫和垂直夹卷效应是主导因素,二者的相对贡献分别约为67%和19%(西部模态水)、53%和21%(中部模态水)、65%和30%(东部模态水);并且在东部模态水形成海域,埃克曼平流和地转平流皆是暖平流效应,而在西部和中部模态水形成海域,仅有地转平流是暖平流效应。进一步的分析表明,海洋平流(地转平流、埃克曼平流)对北太平洋副热带模态水形成海域秋、冬季混合层温度的年际、年代际异常有显著影响,在西部模态水形成海域,海表热力强迫(62%)和地转平流(32%)是导致混合层温度年际、年代际变化的主要因子;在中部模态水形成海域,混合层温度的年际、年代际变化是埃克曼平流(32%)、地转平流(30%)和海表热力强迫(25%)共同作用的结果;相对而言,东部模态水形成海域混合层温度的年际、年代际异常主要受海表热力强迫(67%)控制。     

侧向开口式波能转换气室性能的一种计算方法

本文提供了一种计算侧向开口式波能转换气室性能的理论方法。在该方法中,导出了气室内空气压力和水面运动速度之间的表达式以及描述气室内水面运动速度的控制方程;气室外的波浪运动采用源汇分布法进行计算。计算结果与实验结果的比较表明,本文所提供的方法是合理的。