渤海和黄海潮汐潮流分布的基本特征

对渤海和黄海的潮汐潮流的基本特征，日本小仓伸吉(1936年)等，以及我国全国海洋综合调查(1964年)都曾进行过分析和研究；但由于资料的限制，仅对本海区的潮汐潮流特征进行了一般性的探讨。近几年，我们搜集了较多的资料，主要是国外发表的沿岸验潮数值，并使用了我所和国家海洋局科技情报研究所在潮流大面积预报工作中得出的潮流调和常数。作者曾根据这些资料分析研究了东海潮汐和潮流的特征。本文是这项工作的继续，采用上述方法对渤海和黄海的潮汐潮流进行了分析计算，得到渤海和黄海如下一些潮汐潮流的基本特征。     

渤海的潮混合特征及潮汐锋现象

人们对黄海的潮汐锋现象已有一些报道和研究[1～4],但对渤海的潮汐锋现象却没有进行过认真的分析和讨论,迄今只有赵保仁[1]在讨论黄海的潮汐锋时,指出过渤海海峡的潮汐锋现象;而黄大吉等[5]在数值计算渤海的温度变化时也指出在渤海内部存在着潮汐锋现象,但却没有进行深入的分析和给出任何实测证据.本文试图根据方国洪和曹德明最近在渤海取得的潮汐潮流数值计算结果1),计算由Simpson等[6]提出的陆架海的潮混合层化参量,来讨论渤海的潮混合特征;并进一步利用实测水文资料和海面温度的卫星遥感图像来说明渤海潮汐锋的分布和变化特征.     

基于FVCOM的渤、黄海M_2分潮的数值模拟

本文基于有限体积方法的海洋数值模式FVCOM,对渤、黄海M2分潮潮汐、潮流进行数值模拟。模式水平采用不规则三角形网格,较好地拟合曲折岸线并提高近岸海域的网格分辨率;底摩擦采用数值模式同化结果,较真实的反应了海底实际底摩擦状况;采用干/湿处理模块,可以较好模拟近岸的潮汐潮流。通过沿岸19个验潮站M2分潮潮汐调和常数的实测值与计算值的对比,振幅平均误差为5.6 cm,位相平均误差为6.1(°),模拟值与实测值较为接近。表层潮流椭圆的分布,基本反映了渤海及黄海北部的潮流特征。     

黄海温度锋及断面水温分布数值预报试验硏究

自Simpson和Hunter(1974)在对夏季爱尔兰海的研究中提出潮混合控制潮汐锋的概念以来,人们相继在许多强潮浅水区发现了潮汐锋现象,并做了大量的研究工作,对锋区的流场结构等特征,以及潮汐锋对周围环境的影响等有了更多的了解。在我国,赵保仁(1985)首先提出黄海存在潮汐锋现象,认为冷水团的温度锋可看作是底层的潮汐锋,并可利用近最大潮流流速计算层化参量来确定黄海潮汐锋(从而亦即温度锋)的位置,而且还可以根据已有调查资料和卫星图片揭示它的一些变化规律。他与合作者的一系列研究工作表明:黄海的潮混合及潮汐锋现象对黄海的温盐和水团分布、层化现象、强温跃层的分布变化、黄海的水平和垂直环流有重要影响和直接关系,进而可以推测黄海的潮混合及潮汐锋现象对黄海的物质输运、生态环境等有着重要的影响,因此研究黄海潮混合形成的温度锋和断面温度分布的数值预报方法是非常有必要的。 以往关于潮汐锋的数值研究大多数是诊断模式,用于求解潮汐锋形成以后锋区的环流结构等,而用数值方法模拟潮汐锋的形成和演化的工作却很少。在国外,只有王东平等(Wang et al.,1990)用二维模型,对垂直涡动扩散和粘性系数采用Munk-Anderson格式与湍流封闭格式嵌套的方法以反映边界层的作用,利用实测的大气强迫力和数值计算的潮流模拟了英国Celtic海的潮汐锋和海洋层化的变化问题,尚未涉及潮汐锋的形成过程。在国内,Bi和Zhao(1993)用一个二维数值模式对黄海34°N的潮汐锋进行了模拟,较好地模拟了从4月到8月潮汐锋的形成和演化过程。在此基础上,我们将进一步利用潮流分布及海面的热量和动量输入条件,以垂直均匀状态为初始条件,模拟黄海各主要断面的温度分布、温度锋和温跃层在增温期的形成和演化过程。     

黄海的风、潮混合特征及其对冷水团边界的影响

本文第一作者早在1985年就提出,潮混合效应控制着夏季黄海冷水团的边界及海面冷水分布(赵保仁,1985)。1987年又进一步通过水文调査资料和卫星图片给出了黄海周围的浅水陆架锋(或称潮汐锋)的分布及强锋区的跨锋断面中的温度、盐度和坏流结构特征,并指出夏季的黄海沿岸流在性质上属沿锋面运动的强流(赵保仁,1987a,b),而后又对黄海西部的陆架锋进行了一次专门调査(赵保仁等,1991)。此外,他还指出黄海的强温跃层的形成和转移现象也与潮混合现象密切相关(赵保仁,1989)。因此,研究潮混合现象对阐明发生在黄海的多水文物理现象都是至关重要的。 为深入了解黄海的潮混合特征,作者把渤海、黄海和东海作为一个整体完成了一次精度较高的潮汐、溯流数值计算,在潮汐、潮流的分布方面,揭示了前人尚未阐明的一些特征。本文根据这些数值结果,计算了近最大潮流流速和层化参数,阐明了渤海、黄海和东海的潮混合特征及其对降温期黄海冷水团分布变化的影响。此外,还用 Sim pson等人(1981)的能量模式计算了南黄海西部的风、潮混合效率。     

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。     

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。     

南黄海潮流和潮余流的数值计算

一、引言南黄海是一个平均深度不超过45米的陆架浅海。其独有的地理条件,使该海域潮运动独具特征。早从本世纪三十年代开始,日本学者就已对黄海的潮汐进行了研究。近年来,我国、苏联、日本和南朝鲜等国学者又运用数值计算等方法进一步探讨了该海域的潮汐、潮流运动。然而,这些研究多偏重于揭示海域潮波运动的规律。对潮流的计算基本上未经实测资料校核。尤其是,对于由潮流的非线性效应所产生的潮汐余流研究甚少。为了更     

渤黄海潮汐潮流精细化数值模拟及可视化预报系统

利用有限元海洋模式ADCIRC (Advanced Circulation Model),建立了高分辨率的渤黄海二维潮汐潮流数值模型,该模型以M2,S2,K1,O1等8个分潮的水位作为驱动,模拟出了该8个分潮的潮汐潮流调和常数;利用该调和常数预报的潮位和二维平均潮流与实测资料相比,符合较好;利用模拟得到的潮汐潮流调和常...     

考虑潮流影响的航道乘潮水位计算方法研究与应用

乘潮水位是沿海航道设计的重要参数之一,然而现有乘潮水位的计算方法只考虑了潮汐这一因素,往往忽视潮流因素。随着船舶大型化和航道建设条件复杂化,潮流也成为部分航道乘潮水位计算必须考虑的要素之一。在分析潮位、流速相关关系的基础上,基于乘潮水位计算的典型潮曲线法,提出了考虑"潮流窗口"后乘潮水位的计算方法,以舟山岛礁海域的鱼山10万吨级进港航道为例进行了实例分析,进一步说明了本方法的实用可行。     

台湾海峡潮汐和潮流的分布特征

台湾海峡潮汐和潮流的基本特征,曾被我国的有关学者探讨过。国外如美国海军海洋局(1970年)、越南(1975年)以及日本Nishida(1980年)等也曾进行过一些分析和研究。但这些分析和研究不是针对台湾海峡进行的,而是在讨论南海或西太平洋海域潮汐潮流特征时附带地进行了一般性的探讨。本文将对该海区的潮汐和潮流的特征进行比较全面的分析研究,主要资料根据:《英国海军部潮汐表》的沿岸潮汐调和常数和方国洪、杨景飞的台湾海峡潮流数值计算结果。对外海的潮汐、近最大潮流以及潮能传播的计算则是根据参考文献中的计算方法。计算结果如图1—12所示。据此,我们得到台湾海峡潮汐和潮流的基本特征大致如下:     

福建海区的潮汐和潮流

本文根据实测资料和潮汐学基本理论,分析了福建海区潮波结构和特征、潮汐和潮流主要特征值的分布规律。结果表明,泉州湾以北海区潮汐很强,为半日潮;港湾区因受地形影响潮流很强,性质为半日潮;外海区潮流很弱,性质多为混合潮。福建南部海区潮汐很弱,性质多数是混合潮;潮流很强,性质为半日潮。     

古长江河口湾充填潮流作用机制的初步探讨

长江三角洲的发育是以古长江河日湾的充填来实现的.研究潮汐、潮流在古长江河口湾充填中所起的作用,可深入了解长江三角洲的形成发育过程.建立了渤海、黄海、东海的二维潮流数学模型,数值模拟了冰后期最大海侵,即现今长江三角洲地区为巨大河口湾时的M2潮汐、潮流.在此基础上,计算了古长江河口湾及其周围海域8种粒径泥沙的潮平均悬移与推移输沙率,并根据输沙率散度的正负,划分了海底冲刷区与淤积区.根据计算结果得出,冰后期最大海侵时,存在大致以古长江河口湾湾口中点为腹点、波腹线向海凸起的独特驻潮波波腹区.在其控制下,外海潮流大致以古长江河口湾湾口中点为顶点作辐聚、辐散运动.在古潮流场作用下,经历每一个潮周期后,古长江河口湾周围海域的泥沙均向河口湾内净输运,并在河口湾内淤积.古长江河口湾的充填是在长江带来大量泥沙,外海的潮汐、潮流又有利于泥沙向河口湾内净输运,且在河口湾内沉积的情况下实现的.外海的潮汐、潮流为古长江河口湾的充填、长江三角洲的发育提供了必要而又有利的水动力环境.     

渤海、黄海、东海潮流、潮能通量与耗散的数值模拟研究

基于ROMS海洋数值模式,对渤海、黄海、东海的潮汐、潮流进行数值模拟,模拟结果与91个沿岸验潮站的实测结果拟合较好。研究表明,渤、黄、东海内的潮波以半日潮为主,共有4个半日潮、2个全日潮和1个退化的半日潮旋转潮波系统,且都呈逆时针方向旋转;渤海的半日潮流主要呈顺时针方向旋转,全日潮流呈逆时针方向旋转,黄海的潮流以逆时针旋转为主,东海、朝鲜海峡潮流以顺时针旋转为主;半日分潮流共有13个圆流点,K1(O1)分潮流有10(9)个圆流点,但全日潮流的同潮时线分布较为复杂;太平洋传入东海的4个主要分潮潮能通量分别为118.341GW、19.525GW、5.630GW、3.871GW,一半以上的潮能耗散在南黄海,30%—40%的潮能耗散在东海,其次是北黄海,而渤海最小。     

黄海M_2分潮的数值模拟

一、引言关于黄海潮波的数值模拟,我国、苏联、南朝鲜等学者都有不少的研究.模拟的方法,一般采取边值法和直接求解潮波原始方程组,即H-N方法两种.我国已有作者在渤海用H-N方法进行了计算.南朝鲜的崔秉昊用这种方法做了整个东中国海主要日潮和半日分潮的数值模拟,并进行了比较详细的描述,但他的计算在朝鲜沿岸比较准确,在中国沿岸误差较大.为了通过计算更深刻地认识黄、渤海区的潮汐潮流特征,特别是中国一侧的特征,并给某些小范围的数值模拟提供水界边界条件,我们进行     

越南中部沿岸潮汐、潮流特征

基于越南中部2007年夏季潮汐、潮流实测资料,对该区域的潮汐、潮流特征进行分析,分析结果表明：1）研究海区为以日潮为主的潮汐过渡地带,每月有20d属日潮,10d属半日潮;2）潮流以不正规半日潮流为主,其次为不正规全日潮流,潮流运动以往复流为主;3）O1、K1、M2?、S2分潮流长轴方向集中在SW-NE之间,与岸线走向基本一致;4）受西南季风的影响,表层存在一沿岸形自SW向NE运动的顺时针余流场。     

渤海、黄海、东海M2潮汐潮流的三维数值模拟

利用建立的一种新的半隐半显三维数值格式,将渤海、黄海、东海作为一个整体,采用球面坐标系下的三维潮波方程组,考虑了引潮力的作用,数值模拟了渤海、黄海、东海的M₂分潮的潮汐与潮流,结果较好地体现了渤海、黄海、东海M₂分潮的特征.通过比较65个验潮站的实测值与计算值,所得计算结果的振幅差平均为6.4cm,相角差为6.1°,计算与实测符合良好.本文给出的问潮图与Fang于1986年给出的实测占数值综合结果基本一致.对选取的47个测流站,比较了各层潮流调和常数Ucosζ、Usinζ、Vcosη、Vsinη的计算值与实测值的偏差,偏差绝对值的平均在2.6～4.9cm/s之间.并比较分析了潮流的垂直结构,所得结果与实测符合较好.首次揭示出回流点的水平位置不随深度变化这一特性.最后给出了M₂分潮的潮能消耗.     

胶州湾潮汐潮流动边界数值模拟

基于普林斯顿海洋模式,通过干湿网格判别法引入潮汐潮流的漫滩过程,考虑M₂,S₂,K₁,O₁,M₄和MS₄六个主要分潮,建立了胶州湾潮汐潮流数值模拟和预报模型,研究了该海域潮汐潮流特征,并讨论了漫滩对潮流模拟的影响。与实测资料的对比验证表明,该模式能够对胶州湾的潮汐和潮流做出较为合理的预测。给出了胶州湾潮汐、潮流、余流等分布特征,模拟的潮流场以及余流场涡旋等现象与观测符合良好;计算了潮波能通量,从能量角度探讨了潮波的传播特性;对潮位与潮流场演变规律,以及潮能通量的分析表明,胶州湾内的潮波以驻波为主。通过数值试验发现,漫滩过程的引入对胶州湾潮流速度的模拟至关重要,不考虑漫滩过程的模式会夸大或者低估潮流流速。对于滩涂面积广阔的海域来说,潮流数值模式中考虑漫滩的影响是必要的。     

江苏沿岸的潮汐运动 Ⅰ.潮汐运动的特征

一、引言江苏沿岸以其岸线多变和独特的辐射状沙洲而著称于世。对于形成该海域独有的地貌形态的动力机制,比较一致认为:苏北沿岸独有的潮波系统所形成独特的潮汐运动是塑造这一辐射状沙洲的主要营造力。对于苏北沿岸的潮汐运动,我们曾根据实测资料作过初步分析。以后,又应用边值方法模拟过该海域主要分潮的潮运动。但是,鉴于当时的情况,模拟结果,尤其是潮流部分,未经实测资料校核。文献[3]在模拟黄海M_2分潮时,也重点探讨过该海域潮运动特征。但因使用较为粗的网格,所以难以反映江苏沿岸的地貌特征。为了更深刻认识该海域潮汐运动的特征,以进一步探讨它与地貌发育的关系。本文采用相对较细的网格尺度,应用有限差分方法模拟了在该海域潮汐运动中起支配作用的M_2分潮。差分格式取于文献[4],将计算结果与实测资料进行了较为详细的比较。结果表明,两者基本符合,尤其是潮流的计算结果更是令人满意。     

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。