洪泽湖风生流数值模拟

湖流是湖泊中污染物质扩散，悬浮物沉降及输移等的主要水动力学要素，造成湖水运动的成因机制很复杂，其中风生流是重要形式，本文通过构造一个二维闭边界数值模拟，对不同风情下的洪泽湖湖流流态进行模拟研究，探讨其入流较小，沿岩各闸关闭的枯季情况下的风生流特征。     

西北太平洋月平均风生流的数值试验

应用正压浅水方程模式对西北太平洋月平均风生流进行了数值试验。当海面风场的尺度与太平洋尺度接近时对西北太平洋不同月份所得到的风生流和西北太平洋实际环流的某些特征十分接近,而西北太平洋水区的风场仅对近岸流的特征有重要影响。对比试验表明,西海岸附近的水深变化对西北太平洋风生流的动力学影响是显著的。     

黑潮对环台湾岛海域温跃层影响的数值研究

利用97版POM海洋模式，本文分别对有、无黑潮影响环台湾岛海域三维温度结构进行数值计算，经对比分析得出，由于黑潮的流入，致使整个海域次表层冬季平均水温比无黑潮影响时提高了5－6℃，黑潮对台湾岛东部深水区的水洋跃层有决定性作用，并对台湾海峡及其南部浅水区的季节性温跃层的强度有一定影响。     

贡湖及其相关水域风生流模拟研究

在太湖风生流的数值模拟研究的基础上，设计模拟贡湖及其相关水域风生流的套网格数值模式。应用该模式研究不同风情下，梅梁湖，太湖主体湖水对贡湖的影响。     

环台湾岛海域冬季水文要素的数值模拟

本文利用POM模式对环台湾岛海域冬季的水文要素进行了数值模拟,对有代表性的水平环流、温度场和上升流三个要素所进行的分析表明:模式再现了台湾岛东岸的高温高盐强流速区即黑潮,黑潮在冬季并无直接进入台湾海峡的分支存在;西岸的东北向流在冬季各个层次上都存在,台湾东北部的冷涡模拟与实况较为一致。温度场和上升流的分布与水平环流有很好的对应关系。本文还进一步验证了前人的一些研究成果,并对一些特殊物理现象的成因进行了定性解释。     

台湾岛邻近海域台风浪的模拟研究

基于目前国际上较为先进的第三代近岸海浪数值模式SWAN（Simulation Waves Near-shore)。在充分考虑相关物理过程（风生浪，底摩擦，白帽耗散，深度诱导波破碎，非线性波－波相互作用）基础上，以较高的分辨率对影响台湾岛邻近海域的9015号台风浪过程进行了模拟研究。模式所需风场由藤田台风风场模型同化相应台风资料后提供；用自嵌套方式提供模式波谱边界条件。模拟结果与实际台风浪资料相符较好。台风过程模拟结果表明；台风中心位于台湾岛邻近海域的不同位置，台风浪有效波高的分布特征和传播方向都有着较大的差异。可以为整个台湾岛邻近海域台风浪分布特征的了解与认识提供较好的参考。     

夏季长江冲淡水转向机制的数值试验

利用普林斯顿海洋环流模式(POM)，通过一系列的理想试验，探讨了夏季长江冲淡水的扩展机制。结果表明：(1)倾斜底形是夏季长江冲淡水向东北偏转的一个必要条件；夏季冲淡水向东北偏转是南风、斜压效应和底形的共同作用的结果，其中风应力和底形的相互作用占主导地位；单纯的底形东倾不能使冲淡水向北偏转。平底时，南风和淡水浮力强迫都不能使冲淡水向北偏转。(2)无风时，人海淡水可以在河口附近强迫出一个反气旋涡旋和贴岸南下的狭窄的沿岸流，反气旋涡旋与淡水浮力强迫(斜压效应)有关，南下沿岸流则与质量输入有关；平底时，反气旋涡旋位于河口正东，倾斜底形时，反气旋涡旋向北拉伸，冲淡水的一部分沿岸向北扩展；人海淡水在河口附近强迫出一个闭合的垂直环流圈：上层为离岸流，淡水向外海扩展，约在离岸30—45km处有下降流；低层有高盐水沿海底流向河口，约在离河口。lOkm处与向海的径流相遇，引起上升流。     

北部湾冬季风生环流的数值模拟及其对海洋环境的影响分析

利用Finite Volume Coastal Ocean Model(FVCOM)三维模式以及National Centers for Environmental Prediction(NCEP)Climate Forecast System提供的北部湾的冬季风场,建立了北部湾冬季的风生环流模型。模拟得到北部湾冬季表中底层的风生环流结构。结果表明:整体上看,环流从琼州海峡流入北部湾,沿越南沿岸向南流动。从分层结构上看,冬季表层北部湾中部位置被1个大范围逆时针环流控制,南部湾口附近也存在1个不闭合的逆时针环流;而中层和底层的环流在琼州海峡西北和西南侧各形成1个小的逆时针环流,同时北部湾北部中间位置呈现1个顺时针环流。琼州海峡、广西及越南沿岸环流流速较大,有利于污染物的输移扩散,而北部湾北部中间位置,莺歌咀附近出现闭合环流且海南岛西南岸流速较小,不利于污染物的输移扩散,对冬季北部湾的海洋环境会产生不利影响。     

海面风场对环台湾岛海域温跃层的影响

本文首先给出了环台湾岛海域的海表风场计算方法和海表风应力的参数化。在此基础上，把该研究海域分为四个区域，用对比的方法分析由POM模式所得到的数值结果，讨论了海表风应力对该海域不同类型温跃层的具体影响。主要结果如下：海表风应力是影响温跃层的动力因子，对季节性温跃层的深度和强度均有重大影响，但对大洋温跃层的影响不大；海面风场作用数值计算与实际风场误差不大，故可以用计算所得的风场来代表实际风场作实验对比分析；海表风应力较小时有利于温跃层的发展加强，风应力较大时温跃层将减弱消失。     

近海风暴流的数值试验

用一个水平二维模式对近海风暴流进行数值研究。选用西行、北上和西行转向三个模式台风路径。发现在台风后部沿轨迹右侧留有强的、稳定的、与台风同方向的“尾流”。在“尾流”右侧还伴有一个绕“水堆”的顺时针方向的涡旋。试验证实台风过境后主要增水区位于台风路径右侧。并指出海洋对缓慢移动的台风的响应更强。     

台湾岛东北海域潮致内孤立波二维数值模拟

现场观测和卫星遥感SAR图片均表明,台湾岛东北海域存在大量复杂的、无规则的内孤立波(列)。本文采用完全非线性非静力平衡的MITgcm模式,分别采用M2和K1分潮驱动,对该海域内孤立波的生成过程及其机制进行了二维数值模拟研究。研究揭示,该海域的内孤立波主要源于附近2个海槛处的潮地相互作用。正压潮流流经海脊时会激发内孤立波,潮流由退潮转换为涨潮时激发西向传播的内孤立波,由涨潮转换为退潮时则激发东向传播的内孤立波。通过对潮汐偏移及地形弗鲁德数的分析表明,内孤立波的产生机制是混合山后波机制。在海槛西侧,内孤立波在涨潮时向西传播,在落潮时受背景潮流的限制,西传速度明显减慢,甚至停滞;在海槛东侧,存在东传的第二模态内孤立波,并最终在向深海传播过程中逐渐消亡。本文设计了6个敏感性试验,以考察不同因子对内孤立波的生成和传播过程的影响。不同分潮驱动的数值实验表明,此区域的内孤立波主要是由半日分潮M2引起的,由于靠近全日分潮的临界纬度,单独的K1分潮不激发内孤立波。其他敏感性实验显示,海水层化对内孤立波的生成和传播有较大影响;科氏力对内孤立波的传播速度有一定的影响。     

海洋岛附近海域春季海洋水文测量结果分析

利用2006年4月在海洋岛附近海域的CTD测量资料,系统分析了该海域温度、盐度、密度和声速的平面分布和垂直分布特征,并探讨了其形成机理。分析指出:4月份是海洋岛附近海域季节性跃层的生成期,海区会产生正跃层、逆跃层、冷中间层、暖中间层等复杂的垂直结构;中间层和底层水文要素受海流的影响较大,而表层水文要素主要受海面风场和气温的影响。     

龙口市人工岛周边海域波浪场和水动力场的数值模拟

为了科学的分析离岸人工岛群对周边海岸动力的影响,本文以龙口市人工岛为例,运用MIKE21数值模拟软件建立了龙口离岸人工岛及附近海域的水动力模型和波浪模型,根据波浪的生成、成长和传播原理,针对最有可能形成较大波浪的W、WNW、NW三个方向,采用频率为0.5%(重现期为200a)的高潮位叠加频率为0.5%(重现期为200a)的W、WNW和NW向风作用下的波浪场和水动力场进行数值模拟研究,给出了高潮位条件下人工岛周边不同波向对应的有效波高和最大波高值,以及最大流速和流向数据,可为人工岛群的地坪标高确立和防浪建筑物的布设提供科学依据。     

宁波-舟山海域污染物扩散的数值模拟

基于宁波-舟山海域潮流场,建立了该海域三维变边界的污染物扩散模型,对COD、无机氮、活性磷酸盐的浓度进行了数值模拟,并对界面源的影响进行了分析。结果表明:污染物浓度在海域内呈由西北向东南方向递减的趋势;COD浓度在大部分海域满足一类水质标准,无机氮和活性磷酸盐浓度在研究海域超出二类水质标准;研究海域的界面源对该海域污染物浓度”贡献”在85%以上。     

东海区台风模拟数值敏感性试验研究

采用分辨率为1(°)×1(°)的NCEP全球格点再分析资料,基于WRF模式结合典型台风个例,研究了不同积云对流参数化方案以及边界层方案的参数化方案组合对东海区14个台风的台风路径与强度模拟的敏感性,并比较分析了不同参数化方案组合对大尺度环流场以及潜热释放的影响。结果表明,虽然东海区台风路径模拟对于参数化方案组合的选择具有一定的"个例依赖性",即不同台风个例的最佳参数化方案组合有所变化,但综合来看,依然能够较为清晰地揭示KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟台风路径效果最佳。东海区台风强度模拟对于参数化方案组合的选择没有"个例依赖性"的特点。研究发现,KF积云对流方案与YSU边界层方案的参数化方案组合模拟台风强度效果最佳。通过对台风典型个例的研究发现,KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟大尺度环流场效果最佳。对于强度"迅速加强"的台风,KF积云对流方案与YSU边界层方案组合模拟更加准确,KF积云对流方案与MYJ边界层方案组合敏感性稍差;对于强度"逐渐加强"的台风,KF积云对流方案与YSU边界层方案组合则敏感性过强,致使台风强度偏低,误差增大。此时,KF积云对流方案与MYJ边界层方案组合模拟敏感性较好,强度模拟更加准确。     

涠洲岛附近海域溢油数值模拟

采用潮流控制方程和湍封闭方程构建完整的三维浅海潮波定解方程组,建立涠洲岛附近海域的三维潮流数值模型来计算涠洲岛附近海域的潮流和潮位变化情况,采用大海域计算得出的调和常数值作为开边界的输入值,从潮位验证、潮流验证和流场的变化规律等多方面情况看,计算结果与实际监测符合良好,具有较高的精确度,模拟计算结果较真实地反映了涠洲岛附近海域的潮位变化和潮流运动状况.在潮流模拟验证正确的情况下,建立溢油预测模型,采用欧拉-拉格朗日追踪方法,进行油膜中心轨迹的预测,并预测了油膜漂移的扩展面积、扫海面积和残留量随时间的变化值.     

黄、东海环流的数值研究Ⅲ——正压环流的数值模拟

依据黄、东海环流的的动力学模型 ,运用“流速分解法”对黄、东海正压环流进行了数值模拟。计算结果表明冬季黄海正压环流主要受风应力影响 ,基本形态为黄海暖流由济州岛西南进入南黄海中部 ,其东西两侧分别为两支向南流动的沿岸流 ;夏季主要受到潮致体力的影响 ,为一逆时针涡旋。东海环流主要是边界力作用驱动的结果 ,东海黑潮、台湾暖流和对马暖流较稳定。冬季风应力对东海环流表层流场有消弱作用 ,在夏季则有一定增强作用。     

南海潮汐数值预报及其在海道测量中的应用

以协振潮波二维铅直平均运动方程为南海海域潮波运动的物理模式，用ADI方法进行差分求解，对该海域进行潮汐数值预报，并应用于海道测量。经实测数据对比，此方法不但可行，而且精度远高于一次或三次24h潮汐预报的方法。     

瓯江口外洞头岛北岙后涂围垦工程潮流数值模拟研究

通过建立基于不规则三角形差分法的洞头岛附近海区二维潮流数学模型,在对现场实测资料验证的基础上,对北岙后涂围垦工程前后的潮流场进行了数值模拟,就北岙后涂围垦工程对周边海区的影响及围塘根部的冲刷情况进行了分析研究。分析研究结果表明,围垦工程不会对客运和货运码头及航道通航条件产生明显影响,对洞头峡的涨落潮水流、三盘大桥桥墩及其通航孔基本没有影响;单纯潮流对围塘根部冲刷的可能性很小,因此,围垦工程是可行的。     

渤、黄、东海8个主要分潮的数值模拟研究

应用MIKE数值模拟软件,采用无结构三角形网格,建立一套计算区域包括整个渤海、黄海、东海以及东海大陆架和琉球群岛的高分辨率数值模型,考虑了实际水深和岸线,外海开边界采用西北太平洋大模型结果的潮位提供,模拟了东中国海潮波的波动过程,对潮波垂直运动过程进行调和分析,得到了渤海、黄海、东海的M2,S2,K1,O1以及N2,K2,P1,Q1八个主要分潮的传播和分布特征。利用中国沿海14个潮位站的调和常数对模型结果进行了验证,验证结果显示模型较为准确可靠。研究结果表明:4个主要半日潮(全日潮)在渤、黄、东海的传播情形基本相似,即潮波在渤海、黄海、东海沿岸的传播性质上类似沿岸开尔文波的传播形态,并且成功再现了计算海域的4个半日分潮无潮点和2个全日分潮无潮点。全日潮振幅各无潮点附近振幅最小,而海湾的波腹区振幅最大,东海潮差呈现近岸方向振幅大、离岸方向振幅小,浙闽沿海振幅也较大,黄海振幅相对较小,渤海振幅在辽东湾和渤海湾顶最大,两个无潮点周边振幅较小。