冬季大风对渤海海峡水体通量的影响研究

基于FVCOM模型,通过七套不同风场再分析数据,对2017年冬季渤黄海的海洋水文动力环境进行了模拟。模拟结果与实测资料对比,发现ECMWF Reanalysis v5＿1HR(以下简称ERA5＿1HR)风场数据可以对渤黄海冬季水文环境实现最优化模拟。并发现2017年2月17—24日大风事件发生时,渤海和北黄海海流会随大风暴发和松弛流出和流入渤海海峡。出流现象主要出现在渤海海峡的南通道和中间通道,入流现象初期主要出现在北通道,随着时间的推移整个渤海海峡都有入流现象。在此期间水位呈周期性变化,在大风事件发生时渤海水会向南部堆积呈现南高北低的现象,大风松弛时,渤海水位呈现北高南低的现象。大风期间急剧的流入流出过程显著增强渤海的水交换,三次高频大风过程造成的出水通量分别是18.35×10⁶ m³、32.46×10⁶ m³和34.15×10⁶ m³;入水通量分别是21.11×10⁶ m³、38.69×10⁶     

冬季大风影响下的渤黄海水交换特征

利用 ROMS海洋数值模式对 2006年冬季渤黄海的海洋动力环境进行模拟,基于温度、盐度模拟结果,使用谱混合 模型进行水团分析,定义了渤海海峡地区的水交换区。并进一步讨论了冬季大风事件对水交换区的影响,给出了冬季大风影 响下的渤黄海水交换特征。研究得出,冬季的黄海水团以“舌”形分布于渤海海峡地区,水交换区则表现为沿" 舌" 形边缘 呈带状分布,具有西北--东南的走向趋势,并且在“舌”尖处的水交换面积最大。通过缩小研究范围,发现位于黄海最北部 的沿岸海域并不参与渤黄海之间的水体交换。最后研究发现,冬季大风事件对渤海水交换具有促进作用,具体表现为：大风 过程使黄海暖流对渤海的入侵更加深入,水交换区向渤海方向伸展,南部的水交换带变宽,河流径流进入渤海后与渤海水的 混合区加大,并发生北移。     

冬季大风影响下的渤黄海水交换特征

利用ROMS海洋数值模式对2006年冬季渤黄海的海洋动力环境进行模拟,基于温度、盐度模拟结果,使用谱混合模型进行水团分析,定义了渤海海峡地区的水交换区。并进一步讨论了冬季大风事件对水交换区的影响,给出了冬季大风影响下的渤黄海水交换特征。研究得出,冬季的黄海水团以“舌”形分布于渤海海峡地区,水交换区则表现为沿“舌”形边缘呈带状分布,具有西北——东南的走向趋势,并且在“舌”尖处的水交换面积最大。通过缩小研究范围,发现位于黄海最北部的沿岸海域并不参与渤黄海之间的水体交换。最后研究发现,冬季大风事件对渤海水交换具有促进作用,具体表现为：大风过程使黄海暖流对渤海的入侵更加深入,水交换区向渤海方向伸展,南部的水交换带变宽,河流径流进入渤海后与渤海水的混合区加大,并发生北移。     

渤海冬季风生环流的年际变化特征及机制分析

为探究渤海冬季风生环流的年际变化及机制,在近35年NCEP CFSR大气强迫下,利用ROMS海洋模式对渤海冬季流场进行了高分辨率的数值模拟。模式结果基本重现了已知的渤海冬季风生环流的主要特征。渤海冬季深度平均流场的EOF结果显示:首先,第一模态中风向的改变引起了一个环绕整个渤海的环流结构变化;其次,第二模态反映了渤海冬季环流存在的线性增强趋势与风场增强有关,尤其在1995年之后。从模式结果中发现,风场对渤海冬季流场存在的年际变化起到重要作用,风向的偏转对环流年际特征的影响强于风速变化。     

基于FVCOM的渤海冬季三维风生环流数值模拟

利用FVCOM海洋模型以及MM5气象模式预报风场,对渤海冬季三维风生环流进行了数值模拟,结果显示:渤海风生环流具有显著的三维结构,表层基本沿风向运动,量值在5~10 cm/s,海峡处流速可达15 cm/s,底层有明显的补偿流,量值<3 cm/s;深度平均流环流状态明显,渤海海峡海流北进南出,渤海中部以及辽东湾为一顺时针环流,渤海湾以及莱州湾基本呈逆时针环流。文章通过对比实验,进一步讨论了海面风应力以及海底地形对渤海环流的不同影响,得出:在渤海中部风应力的切变涡度是形成顺指针流型的主要驱动力;除渤海中部以外,渤海冬季流型受地形作用的影响要大于海面风场的切变涡度。     

渤海海峡水交换多时间尺度变化特征研究

基于长时间的FRA-JCOPE数据,本文着重对渤海海峡水交换的多时间尺度变化特征进行了分析。通过分析认为,渤海海峡水交换具有明显的季节(360天和180天周期)、季节内(120天周期)和年际变化特征,且空间分布呈现较为明显的“南出北进”特点。360天季节变化特征表现为夏强冬弱,局地风场、海峡两侧海表高度梯度、陆地径流的季节变化对其具有重要影响;180天周期的季节变化和120天周期季节内变化信号与局地风场关系不大,主要受到海峡两侧海表高度梯度的调制。同时,渤海海峡水交换受1997—1998年ENSO影响较为显著:正常年份时,渤海海峡水交换流入、流出量基本相当,但当1997—1998年ENSO显著年份时,流出量略大于流入量,这是由于黄渤海环流增强,进而导致渤海海峡水交换增强造成的。     

渤海环流数值模拟

引言 渤海深深地嵌入中国大陆内部,仅以渤海海峡与北黄海相通,属内陆海。整个海区水深较浅,平均深度只有20米左右。且为典型的季风场区,冬季多东北风,夏季则为西南风。 渤海环流制约着该海区的水温、盐度等水文要素的分布状况,又决定着该区与北黄海水交换的进程。因此能够将渤海环流给以理论上的数值模拟,从而分析流场分布特征及其动力机制,这对发展海上生产力、航运交通、石油开采、污染控制等项工作都有着重要的意义。     

渤海夏季环流和渤海海峡水体输运的数值诊断研究

建立了一个基于POM的涵盖渤、黄、东海的海洋环流诊断模式来研究渤海夏季环流。分别进行了风海流、密度流和总环流的模拟。从模拟结果得出:渤海海峡夏季与北黄海的水交换总的来说表现为北进南出特征,但与冬季相比,其流量较小(约5×103m3s 1)且不能深入渤海。辽东湾基本上受气旋式环流控制,黄河口外至渤海湾受反气旋式环流控制。数值实验表明,渤海夏季主要属密度流性质。在渤海海峡的北岸存在一支明显的上升流,而且北部的海水垂向运动比南部要强许多。在渤海中部的纬向断面上,东部的海水垂直交换要比西部活跃得多;渤海海水的垂向运动亦主要是密度流导致的。     

冬季寒潮期间黄、渤海水位低频波动研究

利用 POM(Princeton Ocean Model)海洋数值模式建立渤、黄、东海冬季三维环流动力学区域模型。模型在海-气边界使用包括风应力、气压和热通量的大气驱动, 海洋边界使用西太平洋模式提供的环流和潮位驱动, 综合模拟潮波运动、温度、盐度、环流变化和水位低频波动。 模拟了 2001 年 1 月寒潮过境时黄、 渤海水位低频波动及流场变化, 分析了其对大风过程、 气压、降温的响应, 发现冬季强劲的北风和西北风都可以通过抽吸振荡在渤、 黄海诱发水位的低频波动, 东北风则由于地形影响不能诱发渤、黄海的低频波动。气压和降温只是在波动幅度上有一定的影响。波动发源于渤海和北黄海, 最大波幅可以达到 0.6 m。波动进入南黄海后有沿黄海深槽西侧传播的倾向, 波动幅度在传播过程中逐渐减小。     

渤、黄海冬、夏季节风生流场年际变化时空模态与环流变异

根据1975—2017年冬、夏季节渤、黄海沿岸25个气象站风观测资料,采用二维非线性垂直平均风生流模式、旋转经验正交函数(REOF)等方法,研究了渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化时空模态与环流变异.由于冬、夏季节渤、黄海风应力场强度年际变化显著线性减弱趋势,冬季渤、黄海平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于夏季,黄海冬、夏季平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于渤海.渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化主要有两种时空模态,冬季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,冬季黄海垂直与水平环流准平衡态年际变化是主要分量.夏季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,夏季黄海大部分海域垂直环流显著线性减弱与局部垂直环流显著线性增强年际变化是主要分量,夏季黄海水平环流形态此消彼长显著线性增强及减弱年际变化是主要分量.冬季黄海暖流暖水向南黄海西侧以及向渤海中部输送过程是在3～4个环流之间传递形成,并非由单一环流输送形成.冬季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部至渤海海峡的气旋环流、黄海东部辐散下沉反气旋环流是冬季黄海暖流强度与范围的控制环流,夏季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部辐合上升气旋型环流是夏季渤、黄海冷水团强度与范围的控制环流,冬、夏季节渤、黄海控制环流年际变化形态的变换形成冬季黄海暖流与夏季渤、黄海冷水团暖年或冷年的年际变化.