南海北部波浪特征分析

利用南海北部近海区域(20°36.298′N,110°45.433′E)于2012年至2013年的波浪实测资料,统计分析了其波浪特征,为海洋工程建设和波浪能利用提供基本波浪参数。统计结果表明,南海北部年平均有效波高为1.2m,周年平均十分之一部分大波波高为1.5m,年平均周期4.0s,周年最大平均有效波高为4.97m,周年最大平均十分之一部分大波波高为7.34m,常浪向为E向,次常浪向为ENE向。强浪向为E向,次强浪向为ESE向。     

南海土台风强度变化特征分析

南海土台风,是在南海局地形成的热带气旋的统称。本文选用1949—2014年CMA-STI 整编的“热带气旋最佳路径数据集”,对研究区域范围(5°～22.5°N、105°～120.5°E)的南海土台风强度及强度变化特征进行了探讨。结果表明:(1)南海土台风强度随时间的变化曲线呈近似对称的“漏斗状”,即强度从弱—强—弱的变化,在最大强度前后6 h时域内强度变化最显著,夏季台风强度变化比冬季快。(2)土台风强度存在1个增强中心,位于海南岛以东的南海北部近海区域,在中国华南沿岸陆区则减弱明显;台风增强/减弱区域随着季节变化而南北移动,夏季主要在北部近海/近岸区域18°~23°N附近,冬季随台风活动南移至10~18°N附近靠近西部近海/近岸区域,且冬季的平均减弱速率较夏季大。(3)东向移动的土台风最大强度一般比西向移动的强,其中夏季东移台风平均强度最大,冬季西移台风强度最小;夏季东移台风最大强度前后强度变化最快,冬季西移台风变化最慢;夏季西移台风强度分布呈北强南弱、东移台风强度呈东北向带状分布,冬季东、西移台风强度分布皆呈西强东弱,这种空间分布差异,主要是台风移动路径随季节变化而形成的。(4)海上活动时间的长短与台风最大强度的大小、变化幅度成正比。海上活动时间较短的台风,以西行路径为主,强度的分布较均匀,平均强度较弱,增强/减弱中心较多而小,增强/减弱速率较慢;反之,海上活动时间较长的台风,以东行路径居多,强度的分布呈多中心状,平均强度较强,增强/减弱中心较集中且广阔,增强/减弱速率较快。     

基于实测资料的南海北部台风“海鸥”致近惯性振荡研究

文章利用2014年9月南海东北部附近海域的A、B两个相距约20km的潜标数据,分析了台风"海鸥"在南海东北部激发的近惯性振荡的垂向分布特征。结果表明,台风过境在两站点激发了强烈的近惯性振荡,其能量由海表向海洋内部传播;近惯性能量在表层随着深度增加而增大,最大值出现在次表层,此后随着深度增加迅速衰减。但是两个观测站点的近惯性振荡垂向分布特征有较大的差别:A站点的近惯性振荡在不同深度上存在三个不同的垂向相速度,而B站点的垂向相速度没有变化;两站点的最大近惯性动能的大小及其所在深度不同,B站点比A站点的最大近惯性动能大15%左右。台风过后两个站点均出现由近惯性波f和半日内潮波D_2非线性相互作用产生的次级波动fD_2,但其强度存在差异。台风后A站点fD_2在不同深度上有不同的变化,f和D_2相互作用较弱;而B站点的fD_2在整个近惯性振荡影响深度内都是增强,其fD_2和f频带的动能和流速在时空分布以及变化趋势上有较好的相关性。两站点的近惯性振荡垂向相速度以及次级波动fD_2的不同可能是水体层结的差异和涡旋的影响所导致的。     

南海北部温跃层逐月变化特征分析

本文利用Levitus逐月再分析海温资料,通过对南海北部沿几个主要经、纬线剖面的温跃层特征逐月变化进行分析,研究了南海北部海域温跃层的逐月变化特征,并简要分析了其原因.结果发现,该海域跃层深度逐月变化显著,但厚度和强度变化不大;跃层深度、厚度和强度的变化不同步.另外,与外海相比,近岸跃层期短,且跃层较浅、较薄、较强,但...     

南海SST对台风过程响应分析

根据ECMWF和CFSV2的数据,本文选择了3个影响我国南海的典型台风过程,分析了海表温度SST在台风期间的变化。结果表明,台风期间SST下降,台风路径右侧的降温幅度明显高于左侧。在过境2d左右,SST下降幅度最为明显,其中201509号台风威马逊降温中心右侧最大异常值可达-2.5762℃,左侧为-1.441℃,降温中心呈明显的右偏性。在此基础上,对SST异常与有效波高,热通量以及风速的相关性进行研究。统计表明,台风期间的SST异常与有效波高和风速的相关性较高,相关系数高达0.6-0.7;与热通量相关性最低,相关系数为0.2-0.4,且台风的最大风速越大,相关系数就越高。通过计算台风期间风向海表波浪输入动能发现,风应力越大,风向波浪输入的动能以及动能下传的深度也越大。海洋内部的混合就越剧烈,故而由混合引起的海表降温幅度较大。可见SST异常与风速以及波浪要素确实有很高的相关性。     

中国南海及邻近海域SST时空分布和变化特征分析

基于2003—2015年的国产自主SST多源遥感融合数据,以中国南海及邻近海域为研究区,开展了SST时空分布和变化特征分析,结果表明:SST的空间分布总体呈现南高北低的特点,在研究区内,纬度每降低1°,SST增大约0.19℃,在近赤道区域,纬度每降低1°,SST约增大0.30℃;SST区域极大值的季节变化特征明显,冬季SST极大值均分布于5°N以南海域,夏季多分布于15°N以北海域,春秋两季分布介于冬春两季之间,秋季略偏向南海北部,春季略偏向南海南部。从时间变化上看,研究区SST呈现震荡上升趋势,上升速率约0.04℃/a;南海南部SST变化比较平缓,SST年变化速率一般小于0.04℃/a;近岸海域受人类活动的影响,SST年变化速率一般在0.05℃/a以上;在河口沿岸海域,受温度较低的冲淡水影响,SST升温不明显。     

南海北部海域对台风尼格的响应特征分析

本文基于布放于南海北部的ADCP海流数据和温度链数据,分析了南海北部上层海洋对强台风尼格响应特征。结果表明:台风活动会生成强烈的近惯性振荡;在热力学方面会引起南海北部海区特别是表层海水迅速降温,海温的日变化特征消失;动力学方面近惯性内波成为支配研究海区海水流动的关键因素,造成流速迅速增大;此外近惯性内波会向下传播,并且下传时经历由慢至快的过程;最后近惯性内波会引起波-波相互作用,包括近惯性内波的入射和反射波之间相互作用生成频率两倍于惯性频率的内波,以及近惯性振荡与半日内潮相互作用生成两者频率之和的波动,使近惯性能量发生转移。     

南海北部集合卡曼滤波同化SST试验

基于POM(Princeton Ocean Model)建立一个南海北部集合卡曼滤波的同化模式,主要用于卫星海表面温度的同化.模式的平均水平分辨率为5km,垂向分层为20层;侧边界条件嵌套到一个大范围的南海海洋模式,在同化方案上采用一个均方根集合卡曼滤波算法,避免观测的扰动;适当引入局地化算子,消除样本在空间上的虚假相关,同时增加集合样本的自由度.该同化试验同化了2008年夏季6月到7月的GHRSST(Global High-Resolution Sea Surface Temperature),然后采用2008年夏季SCOPE(Northern South China Sea Coastal Oceanographic Process Experiment)航次的温、盐数据对同化结果进行评估.结果表明,相对于未同化模式模拟结果,同化模式温度的改善比较明显,表现在加强了南海北部的上升流,校正了海表温度的偏差,改善了温度的垂向分布.由于集合卡曼滤波是一种多变量调整的同化方法,同化SST不仅能改善表层与次表层的温度分布,而且对流场和盐度的调整也比较明显.     

台风过境前后南海北部水体浮游有孔虫群落变化

通过2008年8月南海北部浮游有孔虫拖网调查,对12号台风“鹦鹉”过境前后南海北部水体中的活体浮游有孔虫群落进行了对比分析,结合海洋环境参数,初步探讨了台风对水体浮游有孔虫群落分布的影响,以增加对浮游有孔虫群落的环境生态的了解,为古环境重建积累基础资料.结果显示,台风过境后的浮游有孔虫丰度较台风来临前有明显降低,优势属种Globigerinoides sacculifer的相对百分含量在台风过境后有明显的降低,而生活在次表层水体中的Globigerina calida和Globigerinella aequilateralis的相对百分含量则在台风过境后明显上升.研究认为台风过境造成的水体垂直混合增强可能是导致浮游有孔虫群落变化的主要因素.     

南海北部次表层叶绿素最大值年际变化特征分析

次表层叶绿素最大值(subsurface chlorophyll maxima, SCMs)广泛存在于全球各海域, 该最大值层往往具有较高的海洋初级生产力和新生产力, 因此研究其年际变化特征对深入理解气候变化影响下海洋生态系统变化有重要意义。本文采用一维物理-生态耦合模型(one-dimensional physical-biological coupled model, MEM-1D)较好地模拟了1994—2019年南海北部海盆区海温、盐度、营养盐和叶绿素的垂向分布, 并采用3种统计方法, 分别从整体趋势、不同时间尺度及显著变化三方面分析了SCMs特征因子(强度、深度和厚度)的年际变化特征。总体而言1994—2019年SCMs强度整体减小趋势较弱(趋势斜率S<0), 具体表现为先减小(1994—2004年)后增大(2005—2012年)再减小(2013—2019年), 其中1999—2004年显著变小; SCMs深度呈变深趋势(趋势斜率S>0), 1994—2011年逐渐变深, 之后逐渐变浅, 但变化不显著; SCMs厚度整体呈增大趋势, 1999年起显著变大。相关分析发现, 海表面温度在年际变化上与SCMs特征因子间不存在相关性(P>0.05); 海表面温度对SCMs的影响主要表现在季节尺度上, SCMs深度和强度均与海表面温度呈一致性变化。季节性差分自回归滑动平均模型对SCMs三个特征因子的拟合效果较好, 平均绝对百分比误差分别为5.33%(强度)、0.62%(深度)、2.49%(厚度), 模型可用于对SCMs特征因子变化趋势的预测。     

台风作用下琼州海峡海域波浪特征分析

通过在拟建琼州海峡跨海大桥西线方案主通航孔位置布置波浪测点,采集到2012年13号台风"启德"和23号台风"山神"期间波浪数据,结合两场台风期间波浪频谱和方向谱的变化,分析了该区域在台风期间的波浪特征,并进一步对风浪和涌浪进行了判别。研究结果表明:1)台风"启德"期间,海域波浪谱峰周期在3.3⁸.0 s之间,最大谱峰值为7.92 m2/s,波浪方向为W8.0 s之间,最大谱峰值为7.92 m2/s,波浪方向为W^N向,且频谱和方向谱的变化过程反映了风浪到涌浪的转变;2)台风"山神"期间,海域波浪谱峰周期在5.0N向,且频谱和方向谱的变化过程反映了风浪到涌浪的转变;2)台风"山神"期间,海域波浪谱峰周期在5.0⁶.5 s之间,最大谱峰值为2.70 m2/s,波浪方向为E6.5 s之间,最大谱峰值为2.70 m2/s,波浪方向为E^ESE向,波浪以风浪为主;3)琼州海峡海域大周期波浪主要受到台风引起的涌浪影响,涌浪周期的范围大约在6.5ESE向,波浪以风浪为主;3)琼州海峡海域大周期波浪主要受到台风引起的涌浪影响,涌浪周期的范围大约在6.5¹0.0 s之间。     

南海北部台风海浪谱的双峰性和成长性

本论文通过对南海北部三次台风过境期间基于浮标观测的海浪谱进行分析,发现虽然大部分成熟的台风海浪谱为单峰结构,但实际上在台风海浪的成长和衰减阶段,双峰谱占据了很大的比例。双峰谱的形成主要是由于风浪和涌浪的叠加以及不同波分量之间的非线性相互作用,我们可以通过能量密度的成长率对谱型变化进行高效的预报。此外,台风海浪的主要波向依赖于台风中心相对观测点的位置,而波向的分散情况在相距台风中心较远的区域无明显规律。本文提出了一个新的六参数波浪谱型拟合双峰谱,其拟合效果相较于前人的谱型更好。通过验证,形状参数和谱宽度之间的理论关系依然适用于单个谱峰。通过分析谱参量的变化特征,证明了谱参量不仅与台风强度和台风路径相关,还存在很强的交互相关。最后通过拟合海浪谱数据,本文得到了台风影响下海浪有效波高和有效周期之间的成长关系,这对海洋工程实际应用具有重要意义。     

2009年西北太平洋和南海海域台风特征分析

利用中国气象局整编的1971～2009年台风数据,分析了2009年西北太平洋和南海海域生成台风在空间和时间上的分布以及对比1971～2000年气候态所具有的特征。2009年台风生成个数较常年偏少,其登陆个数较多所占总数比例较大。在我国近海沿岸一带,东海和南海沿岸受台风灾害影响较大,其中南海沿岸登陆台风最多。2009年在南部沿海登陆的台风有7个,比常年偏多2～3个。     

台风期间南海北部岛礁及下坡海底对水下噪声的影响研究

The correlation of ambient noise with wind speed, and the depth dependence of ambient noise are both investigated, where the ocean noise data were recorded by a vertical line array in the northern South China Sea. It is shown that the correlation coefficients increase with increasing hydrophone depth during typhoon periods when the frequency ≥ 250 Hz, which opposes the generally accepted knowledge that the correlation coefficients of noise level and wind speed decrease with increasing depth during non-typhoon periods. Particularly at frequencies of 250 Hz, 315 Hz and 400 Hz, the correlation coefficients increase by more than 0.05 at depths ranging from 155 m to 875 m. At the three frequencies, the average noise levels also increase with increasing depth during typhoon periods. It is suggested that these differences are attributed to the wind-generated noise in shallow waters and the effect of "downslope enhancement" to sound propagation. During typhoon periods, the surf breaking and surf beat upon the shores and reefs are strengthened, and the source levels are increased. The wind-generated noise in shallow waters interacts with the downslope sea floor, with the noise-depth distribution changed by a "downslope enhancement" effect promoting noise propagation.     

南海北部对8007号台风的响应

采用三维自由表面正压环流数值模式，数值求解南海北部对８００７号台风的响应。结果表明：广泛阳江闸坡港以西的卧Ｖ形岸楔部出现最大增水，因受窄管效应的影响，琼州海峡的流速很大。     

南海波浪时空变化特征研究

利用SWAN波浪数值模式和ECMWF的ERA-Interim风场数据建立模型,对中国南海地区1981-2012的波浪进行了计算。利用浮标实测波浪资料进行对比验证后发现,波浪的计算结果良好。利用计算的结果进行分析,得到如下的结论:1.有效波高距平场的EOF分解结果显示,第一模态解释了波浪变化的最主要形态,具有明显的季节性特征;第二模态反映了季风的季节转换对有效波高的影响;第三模态代表的可能是地形的某种变化对有效波高变化的影响。2.整个南海地区主体的常浪向为NE,强浪向以NE和N为主,这主要是由于风速大且持续时间长的冬季风造成的。3.南海冬季有效波高最大,主要是受冬季风影响;夏季西南季风对南海南部的影响大于北部。4.100年一遇重现期有效波高整体北大南小,北部接近17m,南部为9m左右。     

南海台风年活动时数的特征分析

本文用台风年活动时数场作为表征台风年活动量的指数。这个指数除了能表示一年中台风活动程度之外,还能表示台风活动的地理分布。以南海为例,本文用此指数研究了南海台风年活动量的特征。     

南海形成的台风数与北太平洋SST关系分析

本文根据1949—1986年资料分析每年南海形成台风的年频数与前期北太平洋SST变化的关系,通过相关普查,得出副热带中太平洋海区和东太平洋赤道海区超前一年8月份至当年2月份各月的SST与南海形成台风数之间存在稳定的、大范围的、持续时间长的显著相关区。还得出厄尔尼诺事件与南海形成的台风数有一定的关系。对上述遥相关关系的机制进行了初步分析。     

南海北部海域波浪特征的卫星遥感研究

卫星高度计可获取有关海南流浪和粗糙度的信息，并可给出较高精度的海浪有效流高值。以１９８８年ＧＥＯＳＡＴ高度计资料为依据，研究了分析南海北部海域的有效波高特征，并与常规断面调查所得结论作了比较分析。