渤海、黄海热结构分析

在多年观测资料基础上,以月平均风应力和周平均海表水温(SST)作为外强迫,对黄海、渤海热结构进行了数值模拟.模拟结果显示渤海的热结构特征自10月至翌年3月为水温垂直均一的冬季型;5～8月为分层结构(由上混合层、跃层、潮混合层组成)的夏季型.4月和9月为两型的过渡期,最低水温出现在2月,最高水温表层出现在8月,底层则在9～10月.黄海沿岸浅水区与渤海有相似的热结构,黄海冷水团和黄海暖流对其中央槽深水区的热结构有重要影响.对底层水的影响而言,前者夏季显著而后者冬季显著,从而导致黄海(槽)的底层水与环境相比呈现夏季冷而冬季暖的特征,底层水温基本上与表面水温的年变化反相;深水区的热结构与渤海相比,均一型结构(1～3月)变短,分层型结构(5～11月)变长,底温年变幅(5℃以内)变小,跃层强度增强.模拟结果还表明,黄海暖流的动力仍然是季风环流,而对黄海冷水团的形成和发展有无动力影响提出质疑.     

垂向混合参数化方案对模拟黄海夏季上层温度结构的影响研究

采用POMgcs(Princeton Ocean Model with generalized coordinate system)和MITgcm(MIT General Circulation Model)两个海洋数值模式,研究了M-Y2.0、基于固壁近似假定的M-Y2.5、基于波浪破碎作用的M-Y2.5和KPP 4种垂向混合参数化方案对模拟黄海夏季上层温度结构的影响。结果表明,M-Y2.0和基于固壁近似假定的M-Y2.5方案低估了黄海上层的湍动能,模拟的黄海夏季温度上混合层的效果与实测相比均偏浅,不能够很好地重构黄海夏季温度的垂直结构。而基于波浪破碎作用的M-Y2.5和KPP方案均可以增加海洋上层湍动能的输入量,模拟的黄海夏季温度上混合层的效果与实测较为一致。故推测黄海夏季的上层结构是受波浪混合和流场剪切等物理机制共同调节的,若通过合理的垂向混合参数化方案将这些物理机制的作用加以体现,将会较真实地模拟和重构出黄海夏季海温上层结构。     

北黄海冷水取水位置优选研究

在黄海冷水综合利用中,最佳取水海域的选取是关键环节。本文基于多年实测温度观测资料,重点分析大连、威海及成山头海域夏季黄海冷水分布特征。综合冷水的核心温度、分布位置、靠陆距离等因素,比选出黄海冷水综合利用最佳取水海域。结果表明:大连海域黄海冷水资源利用条件最佳,取水海域与距离陆地小于10km,冷水团持续时间长,底层水温10℃以下的时间可持续到8月底。成山头海域的黄海冷水利用条件次之,取水海域距离陆地35km,底层冷水可以持续到8月中旬。威海取水条件最差,取水海域距离陆地45km;冷水团持续时间最短,8月中旬底层海水温度升高至11℃。此外,利用温度链连续观测与垂直水温观测,对大连海域冷水的持续时间与垂向结构进行分析,8月底垂向仍存在较强温度跃层,底层温度为10℃,冷水可持续至9月中旬。     

台风过境对黄海冷水团及其环流结构的影响

台风能够对黄海的水文结构及人民群众的生产生活产生重要的影响,严重威胁了人们的生命财产安全。利用ROMS(regional ocean modeling system)模式,分析了台风"灿鸿"在过境黄海期间对黄海温度及环流结构的影响过程。结果表明,台风期间强烈的风致混合能够使温跃层的深度增大,强度减弱,同时,使得近岸的底层温度迅速升高,推动底层的温度锋面向黄海内区移动。台风过境也会对黄海冷水团环流产生重要的影响,台风过境前,混合层中的北向流会迅速加深增强,同时伴随着混合层及温跃层的下移,从而使得黄海冷水团环流的流核下移至跃层以下。当台风过境时,黄海上空的气旋式风场会加剧黄海上层的气旋式环流,导致黄海冷水团环流的流幅及流量迅速增加。当台风登陆后,黄海上层的温度及黄海冷水团环流的结构开始逐渐恢复。     

渤、黄海及东海北部强温跃层的基本特征及形成机制的研究

很长时间以来,人们根据渤海和黄海北部的强温跃层分布在海底低洼区域的事实认为:渤海和黄海的强温跃层是因海底低洼地区容易保存冷水而形成的,然而近几年用CTD所作的观测表明,夏季南黄海的所有强温跃层区不是分布在海底低洼地区,而是分布在水深较浅的海底斜坡地区,只有到了秋季强温跃层才向深水低洼处转移,夏季南黄海的强温跃层具有上混合层浅、跃层厚度薄的特点,根据各区域温度垂直剖面的年变化特征,把渤、黄海的温跃层划分为浅水型和深水型是较合适的,本文指出在渤、黄海除上混合层底部的湍流挟带过程外,来自海底的潮流湍流混合在下混合层上界处形成的挟带过程,对温跃层的成长和消衰过程同样起着重要作用.     

渤、黄、东海表层余流场的一种客观分析--应用物理模型法

海洋的上混合层可近似为温度、盐度和余流的垂直均匀层,如同大气的充分混合层一样.稳定度很大的跃层可看作是流的一个物质面,由此推理混合层内的余流通量可视为是水平无辐散的.本文以物理模型的方法设计了在渤、黄、东海海域求解多连通区域无辐散流的数值解法,研制了一个适用于上混合层积分模式的余流客观分析方法,并用多年平均的8月的余流和混合层深度的观测资料求解了无辐散流场,结果与被海洋学者认知的基于实测资料分析的渤、黄、东海环流图较好地一致.     

太阳辐射,黄海暖流余脉,深层冷水涌升对海洋岛附近海域夏季水温分布与…

根据黄海北部实测水温和海面水温卫片资料分析指出，海洋岛附近海域夏季出现强烈跃层，且跃层深度日内具有明显变化，中层水温日较差显著，太阳辐射，黄海暖流余脉，深层冷水涌和，或制约着该海域水温分布与变化。     

利用卫星资料分析黄海海表温度的年际与年代际变化

海表温度长期变化在一定程度上反映了海域的气候变化信号,卫星遥感资料是获取高时空分辨率水温长期变化的有效手段。基于国家海洋局1982—1999年黄海断面监测器测数据的2 954组水温数据对时空匹配的卫星(NOAA/AVHRR)反演海表温度(SST)进行校验,计算得到卫星反演SST系统偏差为(0.18±1.00)℃。卫星反演的水温空间分布以及长期变化趋势与器测趋势较为一致,可以用来研究海域SST长期变化规律。利用校验后1982-01～2011-08NOAA/AVHRR的SST数据,分析了该时段黄海冬夏季代表月2、8月海表水温的变化规律。结果显示:(1)近30a,黄海冬季水温有2次跃迁:1989—1990年由冷至暖的状态跃迁,2000-2001年出现由暖至冷的状态转变;1990年代冬季水温达最高,相比1880年代,水温升高1.07℃,新世纪水温稍有降低,水温较1990年代下降了0.53℃,温度变化较大区域位于北黄海、山东半岛沿岸,苏北浅滩毗邻海区,该区SST与局地经向风场存在显著正相关,且北极涛动通过影响冬季风间接影响黄海水温变化;(2)夏季海表水温在1994—1995年呈现由冷至暖的状态跃迁,冷、暖期水温相差0.57℃,水温变化较显著的区域为黄东海分界处,其具体变化机制需深入研究。     

温度的分布及变化特征

一、概述 本调查海区处在黄海南部和东海北部,水温的分布和变化主要取决于太阳辐射、气象因素和流系的时空变化。不同的海区和不同的季节,其影响各不相同。 本区表层温度的分布和变化,受气候条件的影响。冬半年调查区处于强大的冬季季风的控制下,冷气流使海面急剧冷却和增盐,并通过蒸发耗散热量,从而导致了海水对流混和的增强,使浅水区水温呈现垂直均匀分布;深水区上层水温呈垂直均匀分布,而下层水温则深度的增加而递减。夏半年温暖的夏季季风有利于表层水的增温,促使海水层化,使某温度上出现跃层。     

台湾以东海域黑潮热结构的一个简单模型

多年来,对紧邻台湾东侧的黑潮区域,已积累了一定数量的温、盐度观测资料。从实测的水温垂直断面图上,可以看出该区域的水温分布有如下特点。 1.在水平方向上:水温自西向东逐渐增加,其最大值在离岸70km左右(即所谓“热核”所在处);再向东温度开始递减,其低温区呈现在“热核”东侧。图1示台湾以东海域100m层的水温分布,可看出温度水平分布的这些特点。     

黄、东海陆架海域温度垂直结构类型划分与温跃层分析

基于黄、东海陆架海域1997—1999年4个季节调查的CTD资料,采用拟阶梯函数逼近法对温度垂直剖面拟合逼近,然后按拟合均方差和跃层强度对黄、东海陆架区的温度垂直结构进行类型划分,共划分为6个类型:三层结构型(T型)、主跃层上位型(U型)、主跃层下位型(L型)、多阶梯状结构型(M型)、异常结构型(A型)和垂直均匀型(H型)。分析结果表明:温度垂直结构类型在黄海区域为:春季呈L型;夏季呈U型;秋季呈T型;冬季呈H型。东海北部春季基本呈T型;夏季西部呈T型,东部呈U型;秋、冬季演变为H型;东海南部春、夏季主要呈L型;秋、冬季除近岸出现逆温类型外,大部分区域呈H型。利用风和潮的混合卷挟模式阐述了各种温度垂直结构的形成机制,最后给出了黄、东海陆架海域的主温跃层特征值的区域分布和季节变化。     

黄海水温垂直剖面的遥感反演与数值预报模型

基于黄海水温垂直剖面分层结构统计分析,建立了一个卫星遥感SST反演水温垂直剖面的参数化模式,以该模式反演数据作为一维数值预报模式的初值,同时用大气预报场资料作为预报模式的过程资料,发展了一个以卫星遥感资料作为主要输入量的黄海水温垂直剖面的数值预报模型.模型实现了利用卫星遥感资料反演预报黄海水温垂直剖面的目的,5 d时效的预报效果明显优于已往强温跃层数值预报模式.     

南黄海春季水温分布特征的分析

利用美国海军的空间分辩率为10′×10′月平均的GDEM三维水温资料,研究了南黄海春季水温的分布特征及其演变过程。分析结果较清晰地显示了春季南黄海的水温分布如何从冬季的垂直均匀型过渡到夏季的层化结构。分析还表明:春季南黄海水温的水平和垂直结构皆比冬季更为复杂,并出现若干个较特殊的水文现象,例如,在34°40′~36°20′N的南黄海西侧出现了“青岛冷水团”,而在35°30′~37°20′N的南黄海东侧,初次发现存在着一个类似性质的冷水团,称其为“仁川外海冷水团”。此外,在冷水团的邻近海域还存在着中层冷水。     

Three-dimensional structure of tidal current in the East China Sea and the Yellow Sea

A three-dimensional tidal current model is developed and applied to the East China Sea (ECS), the Yellow Sea and the Bohai Sea. The model well reproduces the major four tides, namely M₂, S₂, K₁ and O₁ tides, and their currents. The horizontal distributions of the major four tidal currents are the same as those calculated by the horizontal two-dimensional models. With its high resolutions in the horizontal (12.5 km) and the vertical (20 layers), the model is used to investigate the vertical distributions of tidal current. Four vertical eddy viscosity models are used in the numerical experiments. As the tidal current becomes strong, its vertical shear becomes large and its vertical profile becomes sensitive to the vertical eddy viscosity. As a conclusion, the HU (a) model (Davieset al., 1997), which relates the vertical eddy viscosity to the water depth and depth mean velocity, gives the closest results to the observed data. The reproduction of the amphidromic point of M₂ tide in Liaodong Bay is discussed and it is concluded that it depends on the bottom friction stress. The model reproduces a unique vertical profile of tidal current in the Yellow Sea, which is also found in the observed data. The reason for the reproduction of such a unique profile in the model is investigated.     

夏冬季北黄海水体浊度分布特征研究

应用2007年1月和7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度等资料,分析了夏季和冬季北黄海海域水体浊度的水平和垂向分布特征,初步阐述了夏、冬季北黄海水体浊度分布具有南北高,中间低的特征。无论是夏季还是冬季,山东半岛东北沿岸和辽东半岛东南沿岸为高浊度区,中部海域受北黄海冷水团的影响而维持低浊度。夏季,北黄海冷水团导致的水体层结效应产生了"水障"作用——悬浮物只能沿岸分布和输送;冬季,山东半岛东端外海的强海流切变锋阻碍了悬浮物的纬向输送。此外,研究还发现由于黄海冷水团和黄海暖流的作用,导致夏、冬季黄海中部的沉积动力环境有所差异。     

黄、东海秋季温、盐度垂直分布类型及其逆转现象成因的初步分析

用１９８３年１１月在黄、东海调查的水文观测资料，分析了该海区温、盐度 垂直分布类型的地理分布，详细地讨论了秋季温、盐度逆转现象的形成原因。分析 得出，在研究海区内，引起温、盐度逆转现象的原因有：（１）海面失热冷却产生的垂 直对流作用；（２）秋季季风已转变为北风，在北风（特别是北风大风）的驱动下，迫使 表层水向南向外扩张的影响；（３）深层暖平流（台湾暖流和黄海暖流）向岸向北伸展 或切入的影响；（４）在锋区，高温（或低温）高盐（或低盐）水沿等面扩展的影响。     

Effect of surface wave breaking on the surface boundary layer of temperature in the Yellow Sea in summer

Near-surface enhancement of turbulent mixing and vertical mixing coefficient for temperature owing to the effect of surface wave breaking is investigated using a two-dimensional (2-D) ocean circulation model with a tidal boundary condition in an idealized shelf sea. On the basis of the 2-D simulation, the effect of surface wave breaking on surface boundary layer deepening in the Yellow Sea in summer is studied utilizing a 3-D ocean circulation model. A well-mixed temperature surface layer in the Yellow Sea can be successfully reconstructed when the effect of surface wave breaking is considered. The diagnostic analysis of the turbulent kinetic energy equation shows that turbulent mixing is enhanced greatly in the Yellow Sea in summer by surface wave breaking. In addition, the diagnostic analysis of momentum budget and temperature budget also show that surface wave breaking has an evident contribution to the turbulent mixing in the surface boundary layer. We therefore conclude that surface wave breaking is an important factor in determining the depth of the surface boundary layer of temperature in the Yellow Sea in summer.     

夏季黄海表面冷水对大气边界层及海雾的影响

海表面温度(SST)是海气界面上的1个物理量,受到海洋潮汐、海底地形等因素影响,并对海洋大气边界层有着重要的影响.夏季的黄海,由于黄海冷水团的存在和陆架锋的影响,或是潮汐混合的作用导致海水的垂直混合,使海表面温度的分布产生复杂的结构.通过对卫星观测的海表面温度数据分析,发现在夏季黄海有几个SST冷中心的存在:辽东半岛以及山东半岛的顶端、朝鲜半岛的西侧、山东半岛南侧、江苏外海和黄海南部等.本文利用一系列船舶观测资料、卫星遥感数据、再分析数据分析等,并运用数值模拟研究黄海的冷中心对其上大气的影响.在冷区之上,大气稳定度增加,抑制了近海面大气的垂直混合,使海表面风速减弱.通过对船测数据的分析,在冷区位置有海雾多发区的存在,黄海南部冷区上的海雾发生频率达到15％以上.Weather Research and Forecasting(WRF)模式的数值模拟表明,冷中心降低上空的温度,使海表面风速减弱,形成厚度达500m的逆温层,为海雾的形成创造了有利的条件.与船测数据结果所不同的是黄海南部冷中心之上的海雾发生频率可以达到30％,去掉冷区影响的试验表明冷区较冷的海表面温度最多可以使海雾的发生频率增加15％以上.     

1986年7月黄海南部及东海北部海况的主要特征

本文简要阐明了1986年7月中美南黄海合作调查所得的东海北部和南黄海的海况特征。给出了2m,50m,底层及主要断面的温、盐度分布图、T-S图解、动力计算和漂流浮标的观测结果。从这些图表可以看出:夏季黄海暖流不再进入南黄海内部,但有经济州海峡重新回归对马暖流的迹象;黄海冷水团内部结构复杂,黄海的陆架锋对黄海水文要素的分布变化有重要影响;南黄海上层存在着封闭的密度环流;济州岛西南依然存在着气旋型海水运动等。     

黄海潮生陆架锋的数值模拟研究

采用海洋三维热结构及环流模式,模拟了黄海在Ｍ２潮流混合作用下,夏季温度的分布和变化特征。从数值研究的角度,对黄海陆架水域的海洋锋现象,诸如苏北浅滩外、山东半岛东端、大连、木浦水域的锋面以及锋面沿岸一侧的表层冷水区的成因及分布进行了探讨,模拟结果再现了黄海陆架锋的潮生性质。