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。     

基于SCHISM模式的全球潮波模拟

基于非结构网格半隐式跨尺度海洋模式(semi-implicit cross-scale hydroscience integrated system model,SCHISM),作者采用非结构三角网格,对全球大洋潮波进行数值模拟.通过调和分析,将196个潮位站的实测数据与模拟结果进行比较验证,两者符合良好,M2、K1分...     

东中国海潮波自适应数值模型及其数值模拟

首次为整个东中国海设计出一种自适应网格 ,利用自适应网格能同时兼顾网格的光滑性、正交性及疏密程度的特点 ,得到了物理平面上的网格分布。该网格既与边界适应 ,又在水深变化急剧的东海陆坡处得以加密 ,从而使坐标变换下的三维模式成功实现了跨越陆坡的计算。用该模式模拟了海域的潮汐变化。依据所得结果绘制出 M2 分潮的同潮图和潮流椭圆。模拟结果与现有的数值研究结果基本一致 ,表明此模式在该海域的适用性     

一种三维空间非线性潮波的数值模拟（I）——渤海M4和MS4分潮波的试算

Defant在长渠的潮波方程中引入了分潮波的时间因子exp(-iσt)(其中σ为分潮波的园频率，t为时间变量，i=√-1)，从而建立了不含时间变量的分潮波方程，并首先使用了数值解法．电子计算机问世后，Hansenc首先将这一方法推广至二维真实海域——北海，给出了所谓“潮波边值问题”的数值方法。     

狭窄河道的二维潮波模拟

本文用ADE方法对狭窄而弯曲的河道进行了水平二维的潮波模拟,并运用不等距网格处理了区域的大弯曲问题,对于谢才系数在狭窄区域的取值问题进行了探讨,认为在狭窄区域谢才系数还依赖于区域的横向尺度。     

中国海潮波研究的进展

一、研究背景关于我国近海潮波的研究,除了经典的潮汐分析与推算之外,潮波的数值计算和模拟近年取得了很大的发展。尤其是随着计算机的飞速发展,数值计算已经逐渐成为潮波研究中一种常用和经济有效的方法。就目前我国近海潮波数值研究所采取的方法而言,大体可分为两类：边值法和初值法。边值法要求岸界和水侧边界的潮位都给定,其计算效果依赖于边界值的可靠性。在观测站分布稀疏的沿岸确定边界格点上的潮位值所带来的人为偏差,会造成计算区域内部的可现误差（叶安乐,1995）。另外,从物理实质上看,边值法相当于岸界有虚拟潮波传入,…     

渤海主要分潮的模拟及地形演变对潮波影响的数值研究

基于FVCOM数值模式,利用1972年和2002年水深岸线数据,分别对渤海主要潮波系统进行模拟,研究了水深岸线变化对渤海主要分潮的影响。结果表明渤海地形演变会引起各分潮无潮点位置移动和振幅的改变,其中M2、S2分潮黄河口附近无潮点位置向东北方向迁移20km以上,且渤海湾湾顶振幅减弱,莱州湾内振幅增强;K1、O1分潮位于渤海海峡附近的无潮点亦向东北方向偏移,移动距离为10km左右,且渤海湾湾顶振幅明显减弱。在此基础上,本文通过敏感性数值实验,对导致黄河口外M2分潮无潮点位置移动的主要因素进行了初步分析。结果显示,在岸线不变的情况下,水深变化导致无潮点向东北方向迁移;而岸线变化导致无潮点向东南方向迁移。     

舟山海域风暴潮特征及数值模拟研究

选择20个对舟山海域有较大影响的历史台风案例,开展定海站实测潮位数据的分析与归纳,总结得出20个台风中风暴潮过程增水最大值为5612号台风的207.1 cm,风暴潮高潮位最大值为9711号台风的283.7 cm。同时,在三维斜压水动力模型SELFE的基础上加入台风气压场和风场模块,建立了一个采用非结构三角形网格的天文潮-风暴潮耦合模型,模拟表明定海站的斜压效应较为明显,非线性耦合作用相对较弱,但两潮耦合风暴潮增水结果仍优于风暴潮单因子增水结果,与实际增水更为接近。在此基础上,以一定间隔在5612号台风原路径南北两侧各设计了2条平行路径,分别模拟两潮耦合风暴潮增水,结果表明5612号台风参数沿其原路径偏南1个最大风速半径距离的S1路径运动时可模拟得到定海站可能最大风暴潮增水为243.9 cm。最后,在S1路径下模拟可能最大风暴潮增水分别遭遇天文高、中、低潮位时的风暴潮高潮位,结果表明天文潮高潮时可得到可能最大风暴潮高潮位约为400 cm,天文中潮时次之,而天文低潮时风暴潮高潮位最低。     

南沙及其西南海域的潮波系统

不同研究者所给出的南沙及其西南海域的同潮图历来有很大差别。为了给出更准确的同潮图，本文采用沿岸和岛屿200多个验潮站的调和常数给出了M2，S2，K1和O1四个主要分潮新的同潮图，同时还探讨了这些分潮之间的关系。研究表明，M2和S2在泰国湾的期波系统很相似，但在卡里马塔海峡和爪哇海差别相当大。M2潮波基本上属于驻波性质，而S2潮波则具有向西传播特征。在某些区域，如望加锡海峡的部分区域，S2的振幅可以超过M2。泰国湾中K1和O1的潮波系统也相类似。在卡里马塔海峡，这两个潮波都向南传播，但在爪哇海，O1潮波继续向东传播而K1潮波则倒过来向西传播。     

粤东甲子海域潮波异常和南海北部潮波的传播

从南海潮波数值模拟潮能通量的结果中,勾勒出南海北部潮波的传播路径,显示出众多的路径分支。分析表明南海北部陆架包括北部湾海区,仅获得太平洋传入潮能的一小部分,因而南海北部沿岸的潮汐潮流都表现得比较弱。由于复杂的地形,导致了潮波传播路径指向不同方向。文章通过实测资料以及潮波的传播路径,特别讨论了粤东甲子站附近的潮波异常现象,并指出流向台湾海峡南口的分支和流向珠江口、广州湾的分支之间的潮能辐散,可能是造成甲子站附近潮性系数特别大以及潮汐潮流性质迥异现象的重要原因之一。     

实际海域的赤潮生消过程数值模拟

目前所了解的众多与发生赤潮有关的因素均非赤潮发生的充分必要条件，而且不存在稳定的赤潮诱发因子。赤潮的发生是富营养化、适合的光合作用条件和赤潮藻本身的死亡率三方面的综合结果。这3个因素以及这3个因素有关的其他因素都可能成为赤潮发生的激发因子。根据此概念建立了赤潮生消过程的动力－营养盐－赤潮藻间的耦合数值模式，成功地数值模拟了1998年3－4月在香港沿海实际发生的赤潮生消的全过程。该模式对于研究赤潮的发展过程及预报是有益的探索。     

大鹏湾的赤潮生态仿真模型

通过海洋动力学和赤潮生物动力学相结合的方法，建立了一个赤潮发生的仿真模型。模型包括水动力、扩用和生物动力学三部分，综合考虑了潮流、营养物质等环境要素的时空变化对赤潮过程的影响，并以大鹏湾夜光藻赤潮为例进行了数值模拟。模型再现了赤潮发生前海水中营养物质的浓度一次明显的增高，而在赤潮发育盛期营养物质降至低谷的现象并反映了赤潮物质容易在海湾的角落等水交换不畅的地域聚集的情况。     

渤海波浪和潮汐风暴潮相互作用对波浪影响的数值研究

基于依赖波浪成长状态波令的表面风应力，提出了一个波浪和风暴潮潮汐运动相互作用的联合数值模式，实现了第三代波浪模式和三维风暴潮潮汐模式联合作用的数值研究，并结合渤海典型天气个例的研究，给出了渤海波浪和风暴潮潮汐相互作用对波浪影响的机制和大小量级的定量估计。研究表明，对不同天气过程，波浪和风暴潮潮汐相互作用对波浪影响的性质和大小不同；对强寒潮过程，对波浪影响主要由风暴潮所支配波高调制可达1m，在黄河口区一般达0．5m；对弱天气过程，对波浪影响主要由潮所控制，波高调制约在0．2m，联合作用模式给出的结果与实测更吻合。     

封闭环境中赤潮发生过程的数学模纵

基于有连续注入营养基的培养室内微生物的连续培养模式,提出一种描述在封闭环境中赤潮发生过程的藻类生长的营养动力学模型。对4种不同形式的营养增长函数,讨论了营养物质增长速度对藻类生长的影响效果。利用微分方程定性分析方法,探讨了一次赤潮发生过程4个阶段的数学模拟问题,并给出具体划分4个阶段的数值计算方案。     

有害赤潮数值分析研究进展

根据国内外最新文献,详细介绍了有害赤潮数值分析的各种方法,包括多元统计分析和赤潮生态数学模型,综述了多种方法在分析撮有害赤潮发生主要诱因及判别赤潮发生与否中的应用,评述了最按展起来的赤潮生态模型,总结了各种数值方法反映的赤潮不同侧面,并对不同方法在实践应用中的问题进行了探讨。     

东海风暴潮与天文潮的非线性相互作用

中国东海的风暴潮具有明显的周期性波动。凤暴潮除了决定于风应力和长波效应外,还受到天文潮与风暴潮相互作用的影响。本文利用一个二维数值模式对天文潮与风暴潮相互作用的水位进行了模拟。我们选取了8114号台风加以计算。计算结果与实测资料基本相符,由此说明水位曲线中的潮周期波动主要是由于天文潮与风暴潮之间的非线性相互作用所致。数值实验还表明,如果考虑到天文潮与风暴潮的相互作用可以显著改善水位的预报精度。     

东海沿岸潮致上升流的数值模拟

卫星照片显示东海沿岸存在一条狭长的低温水带，这是上升流将外海深层低温海水带到近岸表层所造成的现象。本文从潮汐因素探讨上升流产生的原因。对东海沿岸海域Ｍ２分潮进行三维潮流数值计算，得出的各层水平余流和垂直余流表明，由于潮汐非线性效应和海底地形的影响，能够在中国东海沿岸产生一条狭长的上升流带。此结果与卫星照片显示的海面低温水域的范围基本一致。此外还计算了在不同风速、风向作用下产生的风生上升流，并与潮致上升流进行了比较     

西南黄海M2分潮的数值模拟

本文采用普林斯顿大学海洋模式(POM)结合中国海军司令部发布的海图地形资料, 对西南黄海M2分潮进行了三维数值模拟。利用近岸4个验潮站水位资料和一组2008年夏季鲁南海槽中30m水深处潜标测流资料, 对模拟的潮汐和潮流结果进行了对比。模式模拟的M2分潮振幅与青岛、石臼所和吕泗这三个验潮站的实测资料符合良好; 但与连云港验潮站的实测振幅相比, 模拟振幅明显偏小, 推断主要原因是连云港港口实际水深值与海图地形中的水深值相差较大, 造成模拟结果的偏差。模拟的潮流结果与潜标测流资料在上层和中层较接近, 模拟的近底层潮流结构与实测资料相比存在较大偏差, 推断是由于模式的垂直混合系数误差造成的。使用该模式研究了西南黄海M2分潮对模式地形的敏感性, 发现采用海图地形数据和ETOPO5地形数据所模拟的西南黄海潮汐和潮流有显著不同。使用较平滑的ETOPO5地形数据所模拟的结果中, 西南黄海近岸海区M2分潮振幅偏小、相位偏大、潮流偏弱。研究表明, 鲁南海槽的存在增大了海州湾的潮汐振幅, 苏北浅滩对向南传播的潮波起到了阻挡作用。以上两个西南黄海近岸海区地形的重要特征在ETOPO5地形数据中没有被体现出来, 因此造成模拟误差。     

隍城岛海域塔玛亚历山大藻赤潮发展过程及其成因

2006年9月,南隍城岛附近海域首次发生由塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)引发的大规模赤潮,面积约2.37 km~2,最大细胞丰度2.334×10~8cell/L,大量衰亡赤潮生物的分解消耗水体的溶解氧,引起中下层水体严重缺氧,导致当地网箱养殖的鱼类全部死亡,藻体分泌的麻痹性贝毒(PSP),导致岸边的皱纹盘鲍近一半死亡.通过对这次赤潮的研究认为:其成因主要是由船舶压舱水排海带来赤潮生物物种,大量陆源有机物、营养盐类的排入和大规模贝类筏式养殖的自身污染为赤潮生物的暴发性繁殖提供了丰富的物质基础,适宜的水文气象条件为赤潮的发生提供了良好的繁殖环境.     

台湾海峡潮汐潮流的有限元模拟

本文采用三维有限元(QUODDY)模型模拟了台湾海峡的潮汐和潮流特征。模拟结果表明,有限元模型可以得到较好的模拟结果:M2,S2,O1,K1的潮位调和常数的平均绝对偏差分别为(4.18cm,7.0°),(4.68cm,11.4°),(3.52cm,7.1°)和(3.86cm,4.5°);东、北分量潮流的平均偏差M2为(10.1cm/s,29.8°)和(12.2cm/s,30.2°),而K1为(5.3cm/s,47.7°)和(5.7cm/s,49.8°)。海峡内半日潮波系统中占主导地位的是自海峡北边界传入的半日潮波。潮汐类型为正规半日潮和不正规半日潮的海区约占整个计算区域的92%以上。海峡内由四个主要分潮引起的理论最大潮差平均值为320cm,其中最大理论潮差可达681cm,出现在海峡西北部的海坛岛至兴化湾一带。