辽东湾西岸三维海陆风特征的数值模拟

本文所用的数值模式为地形影响修正的三维流体静力的中尺度气象学模式,模式对中尺度的海陆风环流和山谷风环流有较好的模拟效果.利用该模式对一个海陆风个例(1999年7月15～16日)进行了数值模拟,分析了海陆风环流的日变化规律和三维结构特征,以及地形对海陆风环流的影响,模拟结果与实际观测数据和已有研究成果具有较好的一致性.     

2006年8月青岛国际帆船赛期间海陆风特征及三维结构分析

利用2006年青岛国际帆船赛期间(2006年8月9~31日)的观测资料,对赛场附近的海陆风特征进行了分析,并根据激光雷达和多普勒雷达资料分析了海风的三维结构,结果发现:(1)青岛国际帆船赛期间海陆风发生的频率非常高;陆风时间一般在03:00~09:00时;在副高控制下,赛场全天风速较弱,一般在2.5 m.s-1以下,风向也不集中,陆风多为东北北方向,海风的方向则以东-东南风为主。海风形成的时间较迟,而副高边缘的海陆风较明显,海风形成时间相对较早。海风形成后,风速一般在3~4 m.s-1,为一天中风速最大的时段;风向也较集中,陆风以北-西北北风向为主,海风以东南风为主;(2)海陆风消亡时,风速往往迅速减小,海陆风越强,风速减小得越厉害。(3)海陆温差不是决定海风强弱的唯一因子。(4)海风在垂直方向一般比较浅薄,多在300 m以下。发展强盛的海风垂直高度可达1.5 km左右,向内陆推进100 km左右。多普勒雷达风廓线产品却可以较好地反映赛场附近海风风向的转变和垂直结构。     

青岛近海悬沙输运的三维数值模拟

研究近海海域水流、悬沙运动规律,运用基于COHERENS发展的水动力悬沙模型COHERENS-SED,结合当地一般波浪条件,模拟了青岛近海悬浮泥沙输运情况,并验证及分析了水动力环境及悬沙输运的模拟结果。结果表明：在波流合作用下,近岸掀沙明显,大潮期间该海域近岸悬沙浓度值最高可达50mg／L。     

海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟

本文利用WRF模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟,通过地形敏感性试验,探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明:控制试验（CNTL）海风于15时左右达到强盛。无地形试验（FLAT）中,水平方向上,海风持续时间缩短,南、北、西向海风向内陆传播距离变短1~5 km,海风强度减弱1 m/s左右,海风动能及辐合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区;垂直方向上,海风碰撞位置向西、北方向移动,高空回流高度降低,海风厚度减小,垂直环流强度减弱2~6 m2/s2,海风锋附近的垂直速度减小10 cm/s以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为:在动力方面,由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失;在热力方面,地表吸收净辐射减少,导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9%,这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小,最终造成了海风的减弱。此外,通过两组削山试验,发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小,同时海风垂直环流结构也相应发生改变,其中移去黎母山脉（RMLM）对海风环流结构的影响大于移去五指山脉（RMWZ）。     

青岛近岸一次海陆风过程中大气波导成因的数值研究

采用新一代区域大气数值模式WRF对2006年8月21日青岛地区一次典型的海陆风过程中的大气波导现象进行了详细的数值模拟研究,以探究海陆风过程中大气波导的形成机理。WRF数值结果较好地再现了海陆风及大气波导的发生发展过程。基于高时空分辨率的WRF数值模拟结果,对海陆风过程中大气波导的形成机制进行了详尽的分析,结果表明:湿度突变层的存在是导致波导发生的主要因素,此次波导过程无逆温层的存在;波导随海风的出现而形成。午后,海陆温差增大,海风在海陆热力性质差异的驱动下形成,并将大量水汽带到近岸,使近岸底层大气相对湿度增大,陆上暖干空气在海风环流作用下向海洋一侧平流,最终在海洋上空下沉,海洋大气边界层发展成为具有稳定层结的热内边界层;同时,下沉的干空气与底层湿空气形成较大的水汽垂直梯度,有利于大气折射指数随高度减小,形成大气波导。海风环流减弱至陆风环流形成发展后,水汽垂直混合均匀,大气波导随之减弱、消失。地形因素对波导的形成作用显著,地形的阻挡使海风携带的大量水汽在向海一侧积聚,在海风环流作用下波导形成于陡峭地形向海一侧。     

复杂地形结构下瞬变电磁三维正演模拟

如何确定海底多金属硫化物的空间分布并对其进行资源量评价至关重要。瞬变电磁法是陆地金属矿床勘探的重要手段,但海底的崎岖地形、硫化物的复杂结构以及不稳定的近底观测条件为瞬变电磁在海洋中的应用提出了挑战。为验证瞬变电磁方法对热液区硫化物的勘探应用潜力,本文采用了有限元方法,结合大西洋洋中脊TAG热液区实测地形数据和硫化物深部剖面进行三维正演模拟,通过对比仪器在不同位置、姿态、离底高度的正演模拟结果发现:重叠回线探测装置在离底高度小于60 m时,可以有效探测到TAG丘体的高电导率异常。海底复杂地形以及仪器拖曳方式都会对二次场早期响应产生干扰,同时仪器姿态变化也会改变所探测到的响应,这表明,应结合研究区域的海底地形、仪器海底定位以及姿态数据才能更好的对实测瞬变电磁数据进行合理解释。     

台湾海峡三维风海流的数值模拟

本文利用POM模式模拟了季风在台湾海峡引起的风海流以及三维流场结构。在冬季和夏季两种条件下，得出了季风引起的水位变化和三维流场结构。结果显示在冬季季风的作用下，海峡的东部北部发生减水而西南部产生增水；在夏季海峡北部产生增水而东南部和西南部产生减水，在科氏力的作用下，风海流表层流向偏于风向右侧。风海流在20m处形成的流场和底层流场本文也给出了模拟结果。流速的艾克曼螺线显示；该海域的流速并不随水深加大而一致减小，而是先减小至一定深度再稍微增大，然后继结衰减而零。     

三维完全非线性波浪水槽的数值模拟

用有限元求解拉普拉斯方程,建立了三维完全非线性数值波浪水槽.跟踪流体自由表面的方法为满足完全非线性自由表面条件的半拉格朗日法,对离散单元采用20节点的六面体二次等参数单元.并把数值计算结果与水面初始升高产生箱体内流体运动解析解和二阶斯托克斯波理论解进行了对比,结果表明该模型是稳定的、守恒的,能精确模拟非线性波浪的产生和传播.     

青岛─石岛近海反气旋中尺度涡旋存在证据及数值模拟

系统整理的历史实测海流和温盐资料显示出青岛─石岛近海水域全年都存在着中尺度反气旋式涡旋运动．利用二维数值模式,首次模拟出该涡旋的存在,并对这一涡旋的形成机制进行了探讨,数值模拟结果和实测吻合良好．数值计算表明：在冬季盛行风的作用下,山东半岛南岸出现减水,迫使北上的黄海暖流中的一部分向西北方向延伸,在到达山东半岛近海后向右转向,形成东北向沿岸流,这样,与绕过山东半岛大约沿40～50m等深线南下的黄海沿岸流作用,在青岛─石岛近海形成一个中尺度反气旋涡旋．夏季由于偏南风的作用,致使山东半岛南部近海浅水区域海水都向东北方向流动,与沿黄海冷水团锋面南下的黄海沿岸流相作用,由于流速切变也形成了上述涡旋．     

青岛-石岛近海反气旋中尺度涡旋存在证据及数值模拟

系统整理的历史实测海流和温盐资料显示出青岛-石岛近海水域全年都存在着中尺度反气旋式涡旋运动.利用二维数值模式,首次模拟出该涡旋的存在,并对这一涡旋的形成机制进行了探讨,数值模拟结果和实测吻合良好.数值计算表明:在冬季盛行风的作用下,山东半岛南岸出现减水,迫使北上的黄海暖流中的一部分向西北方向延伸,在到达山东半岛近海后向右转向,形成东北向沿岸流,这样,与绕过山东半岛大约沿40～50m等深线南下的黄海沿岸流作用,在青岛-石岛近海形成一个中尺度反气旋涡旋.夏季由于偏南风的作用,致使山东半岛南部近海浅水区域海水都向东北方向流动,与沿黄海冷水团锋面南下的黄海沿岸流相作用,由于流速切变也形成了上述涡旋.     

北太平洋海雾发生频率的气候特征

利用1909—2008年共100年间的国际综合海洋-大气资料集(International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set,ICOADS)对北太平洋和东亚海域海雾的发生频率及海雾发生时主要气象要素特征进行了分析。研究发现,北太平洋海雾主要发生在中高纬度海域,从北海道到阿留申群岛以南的海域是海雾发生频率较大的地区,海雾发生频率的最大值在40%以上,而在低纬度海域海雾频率几乎为零。4~8月是北太平洋上发生海雾较为频繁的季节,4~7月中国近海海雾主要发生在黄海、东海和渤海海域。6月份山东半岛以南海域海雾最大频率可达20%,进入8月后,海雾频率突然降低到5%以下。海雾发生时,千岛群岛以东海域风向主要以南风为主,其次为东南风和西南风居多,海上风速在4.4~12.3m·s-1之间。海雾发生时气温通常接近于露点温度,甚至有部分低于露点温度。海雾发生前,千岛群岛以东海域上气海温差多在-1~3℃之间。     

东海,黄海测区的空气微生物研究

对东海、黄海的近岸、远岸海区空气中陆源性和海洋性微生物含量进行了测定。并比较了不同测区间空气微生物含量的差别,分析了它们的昼夜变化状态,以及气温对这些变化的影响。认为测区空气微生物状态指示海洋与陆地、人类活动及环境污染与海洋空气间的相互作用。     

一种新型的非对称台风海面气压场和风场模型

采用台风外围闭合特征等压线等要素,对圆对称的藤田气压模型进行改进,推导出不含有关参数的非对称台风海面气压场和考虑到径向梯度风的风场模型,并利用该模型对给湛江地区造成了严重风暴潮灾的几次台风过程的海面气压场和风场进行了模拟。结果表明,改进后的台风气压场和风场模型更方便准确。     

海冰热力模式的辐射参数化方案在渤海和波罗的海应用的比较

研究了海冰热力模式中的各种辐射参数化方案,对比了模式计算的太阳短波辐射、大气长波辐射以及海冰热力变化,并利用渤海和波罗的海观测资料进行比较和误差分析.冬季大部分时间太阳短波辐射对海冰热力过程的作用有限.简单计算方案一般满足海冰模式要求.误差主要受云和冰雪表面与大气之间的多重反射影响.长波辐射对表面热平衡和海冰质量变化起重要作用.长波辐射参数化方案的计算结果受环境因素影响.云量参数化有待进一步改进.海冰模式计算结果的精度与长波辐射计算精度有一致性.     

基于MIKE3的渤海三维温盐数值模拟

基于有限体积法的MIKE3 Flow Model建立了渤海地区水动力和温盐数值计算模型,并考虑了渤海沿岸十六条主要河流径流输入、风、降水、蒸发、太阳辐射(短波辐射、长波辐射、感热、潜热)等因素的影响。输出2010年数据作为结果,水动力和温盐模拟结果验证良好。经分析得到如下结论:模拟得到的2010年渤海温盐全年变化均呈一峰一谷形式。渤海冬季最高温度出现在渤海海峡附近海域,温度约4.5℃;渤海夏季平均海表温度26.34℃,较1970～1996年渤海海区夏季的平均温度区间22.5～26.5℃明显偏高;夏季温跃层集中在5m-15m深度范围内,渤海海峡处跃层深度超过了20m;模拟得到的冬季莱州湾盐度在27.8～30.4PSU的范围,夏季25～29.5PSU;莱州湾和辽东湾在夏季出现低盐区,辽东湾顶的低盐区面积约1364km^2,黄河口处的低盐区面积约448km^2,小清河口附近的低盐区面积约1029km^2;渤海大部分海域夏季盐度分层并不像温跃层那样明显。     

三维抛物方程Douglas交替方向隐格式的稳定性和收敛性

作者研究三维变系数抛物方程 Douglas交替方向隐格式的稳定性和收敛性。采用 H1能量估计方法 ,证明格式按离散 H1范数是绝对稳定的 ,并且收敛阶为 O(Δ t2 + h2 )     

渤海、黄海、东海冬季环流的数值模拟

在POM的基础上,建立一个σ坐标系下三维斜压预报模式,利用经过资料同化处理的周平均卫星遥感海面温度资料,考虑海底地形、外海出入流、海面风应力等因素的影响,较好的模拟了冬季渤、黄、东海环流的情况。     

Summer Monsoon and Annual Variability of Sea Surface Slope and Their Effects on Alongshore Current near Qingdao

Based on the monthly mean sea level data obtained from 3 years‘ (1999--2001) tide-gauge measurements, the annual variability of the sea level near Qingdao and Jiaozhou Bay is studied and discussed in this paper. Results show that the sea surface height at all the tide gauges becomes higher in summer than that in winter,with an obvious seasonal variability. Furthermore the sea surface height measured at a short distance outside the bay is lower than that in the bay, showing a sea surface slope downward from north to south. The reasons for the formation of the slope are explained as well. The dynamic action of the summer monsoon and the sea surface slope, and their effects on the monthly mean current are studied by means of dynamics principles. The importance of the summer monsoon and the pressure gradient generated by the sea surface slope, with their effects on the alongshore current, is pointed out and emphasized in this paper.     

大气-海浪耦合模式对台风“碧利斯”的数值模拟

本文将海表粗糙度作为耦合大气、海浪模式的重要因子,实现中尺度大气模式MM5(V3)和第三代海浪模式WAVEWATCHⅢ的双向耦合,建立充分考虑大气、海浪相互作用的大气.海浪耦合模式.将该大气-海浪耦合模式应用于对0604次台风"碧利斯"的数值模拟,在耦合模式中引入Smith92海表粗糙度参数化方案,探讨其对台风和台风浪的影响.研究结果表明,大气-海浪耦合模式能够抓住台风过程的总体特征.Smith92海表粗糙度参数化方案对台风路径影响不大.但在台风系统强度的模拟上影响明显,采用Smith92方案使得台风系统强度显著增强,对台风系统强度的模拟有明显改善.同样,大气-海浪耦合模式能够很好的模拟台风过程中海浪的传播和演变.采用Smith92方案使得海面有效波高明显增高,对海面有效波高的模拟有一定程度改善.因此,在大气-海浪耦合模式中恰当的选择海表粗糙度参数化对改进大气-海浪耦合模式的模拟效果是很有意义的.