胶州湾潮余流和物质输送之间的关系

基于MIKE21的HD模型,通过模拟得到胶州湾的潮流场,胶州湾在涨急时最大流速1.04m/s,落急时最大流速约为0.96m/s。胶州湾余流总体较小,平均为0.03m/s左右。并在湾内不同位置释放自由粒子,以MIKE21的Particle tracking模型计算出其在潮流作用下的运移轨迹,结果表明粒子大多数运移到湾内近岸区域,少部分在湾口区域附近;在潮流场基础上计算了欧拉余流场,并和粒子运移结果进行对比,表明欧拉余流场在区域流向比较一致时可以表示粒子运动的趋势,为物质迁移、控制污染等方面提供了一定的参考借鉴意义。     

北黄海北部海域潮余流的模拟研究

基于二维水动力模型,在仅考虑潮流作用条件下,通过计算欧拉余流和拉格朗日余流并结合粒子追踪方法研究了辽宁大连—朝鲜龙渊郡连线北侧的北黄海北部海域的潮余流结构和粒子运移的趋势。结果表明:欧拉余流和拉格朗日余流流速整体较小,呈现由南向北的流向,但在獐子岛及长山群岛的附近岛屿和朝鲜半岛沿岸的海域欧拉余流和拉格朗日余流流速较大。对比粒子追踪计算的结果与欧拉余流和拉格朗日余流的结果表明,流向与粒子运移路径基本一致。该海湾的余流及粒子运动规律特点对辽东半岛东岸及朝鲜半岛西侧海域的排污及污染控制有重要的借鉴意义。     

渤海湾潮致余流数值模拟研究

为了研究渤海湾潮致余流,运用Mike21模拟了渤海湾潮流场,揭示出潮波运动的规律,得到渤海湾的潮流场,在涨潮时最大流速为1.4m/s,落潮时最大流速为1.12m/s。根据欧拉余流的定义计算了潮致欧拉余流场,其最大流速为0.2m/s,中值为0.005m/s,在渤海湾北部区域和南部东营附近存在环状结构。在渤海湾不同位置释放自由粒子,通过粒子的运移路径发现渤海湾拉格朗日余流呈现双环结构。运用欧拉方法和拉格朗日方法分析渤海湾潮致余流场,阐明了渤海湾潮致余流的精细结构,可为渤海湾营养盐、沉积物或者污染物质的长期输送以及浮游生物、鱼卵等的迁移和分布规律等提供动力学基础。     

西沙群岛潮、余流特征研究

对1962、1974、1976、1991、2002年西沙群岛海域实测海流资料分析得出:西沙群岛潮汐特征系数为3.40,是不正规日潮;潮流特征比较复杂,少数为不规则半日潮流型,多数为不规则日潮流型;半日周期的内潮在永兴岛西部特别显著,最大流速可达1.5m/s,对珊瑚生态系统有重要影响;西沙群岛余流,春季4～5月总体方向是东北,最大余流速度66cm/s,出现在中建岛西部;夏初余流方向偏北,速度明显降低,中建岛表、底层流速都不超过50cm/s。结合18a卫星高度计资料统计分析得出,春季和夏季西沙群岛海域处于反气旋式环流的北部,中建岛处于反气旋式环流的西缘,水平压强梯度大,加之地形影响,因此流速最大。     

内潮致拉格朗日余流的数值研究

利用MITgcm数值模式,研究了单海脊地形下的内潮致拉格朗日余流,发现余流结构与内潮结构相对应,从海脊附近沿波射线分布,向东、西两方向流动。与欧拉余流相比,拉格朗日余流在海脊附近呈现辐散的特征,欧拉余流则表现为辐聚的特征。改变地形、正压潮流速等参数,拉格朗日余流结构随之变化。当海脊变宽时,余流随波射线的消失而变得很小且混乱;当海脊变高时,海脊附近逐渐产生向海底方向的流动,与海面反射的余流形成平行的射线,余流整体增强,海脊附近的余流在向外流动过程中增幅减小;当正压潮流速增大时,余流结构基本不变,但在高窄海脊地形下海脊附近的平行射线会逐渐合为一支从海脊顶部产生的流动。     

三维潮致拉格朗日余流的数值计算及其在渤海中的应用

根据冯士筰教授于1987年导出的三维质量输运速度的控制方程组出发,在垂直方向上用三次样条函数为基函数作谱展开,水平方向上应用有限差分格式来求解方程组,然后将所提出的计算方法应用于夏季渤海环流,取湍粘性系数随深度变化模式,通过计算可知,潮致余流改变了一般认为夏季渤海环流为一逆时针方向大环流的简单结论,并得到了观测的初步支持。     

莱州湾潮余流及粒子运移特征

为掌握莱州湾潮余流特征和粒子运移特征,文章采取平面二维数值模拟的方法,计算得到莱州湾的潮流场,并分析潮流结构;在潮流场的基础上,计算和分析欧拉余流场;通过在不同位置释放自由运动的粒子,得到潮流作用下自由运动粒子的运移轨迹。研究结果表明：莱州湾涨潮时的最大流速约为2.19 m/s,落潮时的最大流速约为2.66 m/s,且均在湾口处出现最大流速;莱州湾欧拉余流速度较小,且湾口附近较大而湾内较小;莱州湾分布均匀的粒子在自由运移时出现不同程度的聚集,且整体运移趋势是向岸聚集。     

北部湾潮致、风生和热盐余流的三维数值计算

基于二阶湍流闭合模型计算涡动粘性系数的POM三维水动力模式，研究采用细网格，考虑了6个岛屿的影响，海底磨擦系数进行划片取值，把作为强迫力的潮汐、风力和热盐统一在一个模型中，诊断计算并获得了北部湾三维潮致－风生－热盐余流。用实测资料对计算结果进行了验证，显示了本研究结果的合理性。同时给出了潮致余流、风生流和热盐余流，并且对各因子的作用做了比较和分析，结果表明风生流占主要成分。     

渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据８０年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正在上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的     

渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据80年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正是上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的贡献。     

潮致余流和潮混合对长江口外东北海域低盐水团的作用

长江冲淡水对黄海、东海水文环境有重要影响,它主要以羽状形态向外海扩展,在某些年份的特殊时间段也存在孤立的低盐水团现象。在低盐水团的动力机制研究中,风、径流量、台湾暖流、天文潮和斜压不稳定的作用已得到讨论。天文潮对冲淡水及低盐水团的影响主要包括潮致余流和潮混合,潮致余流作用仍缺乏讨论。本文对1983年8月低盐水团的动力机制进行数值模拟分析,重点讨论了潮致余流和潮混合的影响。结果表明:潮致Lagrange余流促使一部分冲淡水从口门向北输运,在32°N附近呈舌状转向东,有利于在口外东北海域形成低盐水团;小潮转大潮的垂向混合作用加强,浅水区表层盐度升高的速度快于较深水区,也有利于在口外东北海域形成低盐水团。     

地形变化下渤海湾M2分潮潮致余流的相应变化及其对污染物输运的影响

利用嵌套模式通过流速驱动对渤海湾的潮汐潮流进行了高分辨率数值模拟,分析了开边界条件的选取对渤海湾潮致余流模拟的影响。并用定点观测流速资料验证了在渤海湾流速作开边界条件驱动模式的模拟结果。近年来由于围海造田,使渤海湾海岸线向里推进,岸线变的更加平缓。在渤海湾新旧地形下,对渤海湾环流进行了模拟,分析了地形变化对渤海湾环流的影响。结果表明,渤海湾西北角的顺时针流环在新地形下消失,并表现为较强的逆时针流,湾口双环结构依然存在,但南部流环在新地形下由于受到西部强的逆时针流而变弱,流环半径减小。通过分析潮致Lagrange余流场和调查的污染物浓度分布特征发现,渤海湾的污染物分布特征与Lagrange余流有很强的相关性,Lagrange余流结构影响了污染物的分布特征,新旧地形下余流场的改变也导致了污染物浓度场分布特征上的变化。     

海南岛莺歌海近岸的潮汐不对称与潮致余流研究

潮汐不对称与潮致余流在河口海岸区的物质输运中扮演着重要角色。已往的研究表明,在驻波占主导的河口海湾中,涨落潮的历时不对称与流速不对称有较为良好的对应关系。而潮致余流主要由地形与潮波的非线性作用所致。本研究以海南岛莺歌海附近为代表,结合实际观测与数值模型,研究复杂地形的开阔近岸区的潮汐不对称与潮致余流。结果表明,在莺歌海近岸区,涨落潮历时不对称皆表现为涨潮历时短于落潮历时,而流速不对称则出现复杂的空间变化。对流速不对称的机制分解表明,研究区的流速不对称主要由K₁、O₁与M₂的相互作用,以及潮余流与各潮汐分潮的相互作用所控制。其中前者产生涨潮流速大于落潮流速的涨潮优势,而后者则与余流的方向相对应,出现多个涨潮优势与落潮优势的区域。总体而言,研究区的流速不对称由余流与各潮汐分潮的相互作用所决定。这表明,采用涨落潮历时的不对称来确定潮汐不对称的方法在开阔近海区可能并不适用。对潮致余流的研究表明,研究区的欧拉余流远大于斯托克斯余流。欧拉余流表现为多个顺时针与逆时针的涡流。涡流分布与地形具有较好的对应关系,潮流沙脊区多发育顺时针涡流,而深槽区则以发育逆时针涡流为主。摩擦力在涡流的发育中起着重要作用。     

桑沟湾邻近海域岬角潮余流涡对及其产生机理

桑沟湾邻近海域潮余流对该海域物质输运具有重要作用,但由于观测资料不足的限制,该海域潮余流的整体分布状况尚不明确。本文利用22套锚系海流观测资料和高分辨率数值模拟资料,分析了桑沟湾邻近海域潮余流的整体分布特征,并探讨了其产生机理。桑沟湾内潮余流总体上较弱,其邻近海域的潮余流在3个岬角(俚岛,寻山和楮山)附近呈现出显著的潮余流涡对结构,每个岬角的北面存在气旋式潮余流涡,南面存在反气旋式潮余流涡。无论是流速大小还是涡覆盖范围,俚岛和楮山外海潮余流涡对均大于寻山外海的涡对。动力诊断分析表明,岬角附近3对潮余流涡的主要形成机制都是由侧边界摩擦引起的水平剪切作用,底摩擦应力旋度的作用只影响俚岛附近的潮余流涡对,位势涡度守恒的作用都不显著。     

基于潮汐逆模型技术对渤黄海正压M_2分潮开边界条件的优化研究:Ⅱ.潮汐特征、潮汐动力学及潮余流

基于该系列文章前文建立的高分辨率数据同化模型系统,研究渤、黄海的M_2分潮的潮汐特征、潮混合、潮余流、潮能及其扩散、潮动量平衡。对同潮图结果的分析表明,渤、黄海内共存在4个无潮点,研究区域内M_2分潮振幅的最大值出现在朝鲜半岛西侧。潮流椭圆的分析结果表明,在35°N附近区域潮流椭圆的旋转方向有着比较突然的改变。朝鲜半岛西侧区域潮流的振幅较大,并且由于该区域地形复杂多变导致朝鲜半岛西侧海域存在着比较强烈的潮混合与潮耗散。对M_2分潮动量分析的结果表明,地形等因素在近海潮汐动力学过程中发挥着比较重要的作用。在渤、黄海内大部分区域,主要的动量平衡基本上介于压强梯度力、局地变化项以及科氏力之间,底应力和对流项都可以忽略不计。但是,线性模型对近海尤其是上述强耗散区内潮波活动的模拟还是存在着缺陷和不足。     

渤海、黄海和东海的潮余流特征及其与近岸环流输送的关系

渤海、黄海和东海是西北太平洋陆缘海,有宽广的大陆架,太平洋潮波长驱直入,在大陆架海域形成显著的潮汐运动,由此而产生的潮余流输送在许多地区显示出重要作用。已有很多学者(方国洪等,1985;黄祖柯,1992)用数值方法计算过渤海的潮波运动,并给出了那里的潮余流分布。渤海的潮余流计算大体上有两种方法:(1)用二维或三维潮波运动方程组计算潮汐和潮流,然后再计算欧拉潮余流(方国洪、杨景飞,1985;于克俊、张法高,1987;黄祖柯,1992);(2)以弱非线性三维拉格朗日平均流理论为基础,计算拉格朗日潮余流,它不仅包括最基本的欧拉余流,而且还包括在浅水比较显著(与欧拉余流同量级)的斯托克斯漂移速度和高阶的拉格朗日漂移速度订正值(郑连远,1992;王辉等，1993)。上述两种方法理应给出大体相近的潮余流分布,但从现有的计算结果来看,这两种方法在渤海给出了几乎完全相反的潮余流输送。 汤毓祥(1990)曾计算过南黄海和东海大陆架区的M2分潮余流,并考虑了斯托克斯速度漂移对它的影响,所得结果和已知的南黄海环流概况颇有相似之处,但由于计算边界取在东海大陆架外缘,那里的潮余流可能失真较大。Chio (1980) 也曾给出过渤海、黄海和东海大陆架区的欧拉潮余流分布,但由于他的开边界也取在东海大陆架外缘,面且他给出的潮汐、潮流数值在靠近中国大陆一侧,误差较大,因此所得潮余流也不能令人满意。 最近,我们完成了包括渤海、黄海和东海全海区的潮汐、潮流二维数值计算工作(Zhao et al,1993),与实测资料相比,其结果达到的准确程度,无论在潮位还是在潮流方面都比较好。本文以这一数值计算结果为基础,给出了渤海、黄海和东海全海区的潮余流分布，同时还讨论了潮余流与近岸环流的关系。     

广西主要港湾余流特征及其对物质输运的影响

广西5个主要海湾各有自己的环流特征：铁山湾存在一个反气旋涡，廉州湾存在一个海湾尺度的气旋环流，钦州湾青菜头南端存在一个气旋式环流，防城湾口有一个气旋环流。珍珠湾余流，在深水航道内自湾内指向湾外。冬季，受北风影响，各湾从湾内流向湾外的余流分量加强。由于反气旋或气旋环流存在，形成和环流相应的泥沙输运。     

乐清湾的潮位、潮流和余流特征

2008年7月至2009年4月在乐清湾进行了代表春、夏、秋、冬4个季节的航次调查,设置了Y4、Y14、Y15和A共4个连续观测站位,共得到12组实测的海流流速和10组CTD数据。采用潮汐调和分析法分析了距江厦潮汐能试验电站3 km处的潮汐站位连续19个月的潮位资料,结合调查数据特性和乐清湾潮汐特点,引入M2与S2、O1与K1、M4与MS4、2MS6与M6分潮之间的差比关系,对连续观测站位的潮位和潮流进行准调和分析。潮位的统计和准调和分析结果显示:Y4、Y14、Y15站位和潮汐站位8个分潮振幅和的航次调查平均值为3.75,4.02,3.94和4.03 m,(HO1+HK1)/HM2的航次调查平均值为0.32,0.28,0.32和0.24。Y4、Y14、Y15和潮汐站位的M4、MS4、M6和2MS6浅水分潮振幅的航次调查平均值分别为0.20,0.31,0.35和0.25 m,M6和2MS6浅水分潮振幅的航次调查平均值分别为0.03,0.15,0.17和0.15 m。不同航次调查4个连续观测站位涨潮最大流速的平均值为81.5 cm/s,落潮最大流速的平均值为103.1 cm/s。Y4、Y14和Y15站位潮流的M2和S2分潮振幅百分比分别为86%,65%和68%,浅水分潮振幅百分比分别为11%,29%和25%。M4、MS4分潮振幅之和分别是M6、2MS6分潮振幅之和的2.1,1.2和1.7倍。由潮位和潮流的分析结果可知:从乐清湾湾口至湾顶,潮汐逐渐增强,半日潮比率逐渐增大,半日潮型的特性更为明显;浅水分潮强度逐渐增加,其中M6和2MS6分潮强度增强更为明显。位于湾口的Y4站位在秋季(2008年10月)航次调查时的日平均余流流向为西南偏南方向,冬季(2009年1月)和春季(2009年4月)航次调查时的余流流向为东南偏南方向。Y4站位余流受灵霓大坝影响,大坝建成后湾口余流改变方向,向南流出乐清湾。位于湾顶的Y14站位,余流流速变化不大,但方向变化明显,夏季(2008年7月)为西南方向,秋季为西南偏南方向,冬季为西南偏西方向,春季又为西南偏南方向。Y15站位余流流速较小,但方向变化明显。A站位两个航次调查时的余流流向均为东北方向。     

基于船载ADCP观测对罗源湾湾口断面潮流及余流的分析

基于对罗源湾可门水道的25 h连续走航ADCP观测,成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内的潮流为往复流,水道南部M₂分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M₄振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20 m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20 m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×108 m3。     

基于走航ADCP资料的厦门内湾东西口门海域潮流与潮致余流特征分析

应用厦门内湾东西3个口门断面（五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡）一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为主,断面深槽为主流通道,M2分潮最大可能流速均沿主流深槽向左右岸递减,三断面中以鼓浪屿—轮渡断面最为强劲,平均值为46 cm/s,五通—下店断面次之为43 cm/s,嵩屿—鼓浪屿断面最弱,仅为33 cm/s.该半日潮波进入厦门内湾首先在鼓浪屿—轮渡断面达到最大值,出现时间在月中天后2.1 h,其次为五通—下店断面2.7 h,最后为嵩屿—鼓浪屿断面3.3 h.再者地形变化剧烈的嵩屿—鼓浪屿断面M2分潮非线性运动较强,浅水分潮的幅度增大.潮波的非线性效应又衍生了非周期性的潮致余流,该余流在厦门内湾东西口门有较为稳定的存在,且表现为近岸区流幅大,潮流通道内小,嵩屿—鼓浪屿与鼓浪屿—轮渡断面均值为9 cm/s,五通—下店断面均值为5 cm/s,同时各个断面余流均存在使内湾海水正常更替,沿断面法向一分为二,一进一出的态势.基于本次观测结果计算出一潮周日厦门内湾东西口门余流通量为76.156×10^6m3,净潮通量为69.591×10^6m3,相对偏差小于8.6%.