胶南近岸海域三维潮流数值模拟

为胶南海域沿岸污水排海选址,海洋环境管理提供动力条件,基于变边界河口、陆架、海洋(ECOM)模式,模拟了胶南近岸海域三维潮流场。研究海域水平最大流速在斋堂岛水道,量值为1.0m/s。垂直流速表现为底层大,表层小的特点,其最大值分别为25.38×10-4m/s和9.9×10-4m/s。计算结果与实测结果符合良好,较好地刻画了胶南近岸海域M2分潮潮流场的时空分布特点。     

ECOM模式的改进及在长江河口、杭州湾及邻近海区的应用

基于原正交ECOM(Estuarine Coastal and Ocean Model)模式，把它改进为非正交曲线坐标系下模式，以较好地拟合河口海岸岸线的变化，有效提高局部空间分辨率，提高计算速度和精度；应用预估修正法提高模式的稳定性；扣除局域平均密度层结提高。坐标系下斜压压强梯度力的计算精度；采用Euler-Lagrange方法改进物质输运方程中的平流项计算方法。数值试验结果证明以上4种方法有效地提高了模式的计算精度。把改进的模式应用于长江河口、杭州湾及邻近海区，模拟结果与观测资料较为一致。改进后的模式可更好地应用于河口海岸的研究中。     

ECOM模式在胶州湾潮流计算中的应用

将ＥＣＯＭ模式应用于胶州湾分潮的潮汐与潮流数值模拟,结果与观测资料符合较一维潮流水平与垂直分布结构以及若干个潮致余流涡的水平分布状况。     

陆架和浅海环流的一个三维正压模式及其在渤、黄、东海的应用

本文发展了一种σ坐标下海洋环流的三维正压数值模式,模式中垂直涡动粘性系数由混合长度理论确定,因而可随流场的瞬时垂直结构而变化。计算采用了全部交错的网格结构,对计算稳定性有重要影响的垂直涡动粘性项采用了隐式差分格式。文章应用该模式模拟了渤、黄、东海冬、夏季风生环流,解释了黄海暖流的可能成因,数值计算结果表明,台湾暖流对对马暖流有重要贡献,在东中国东都海域存在南高北低的水位分布,以及地势效应对台湾-对马暖流系统有重要影响。     

基于ECOMSED 模型的湛江湾水道三维潮流数值模拟

采用半隐式的ECOMSED(Estuarine,Coastal and Ocean Modeling System with Sediments)三维海洋紊流模式,建立湛江湾湾顶水道的三维潮流数值模型。模型的水平方向采用加密的正交网格以贴合岸线边界,垂向上采用σ坐标以更好地拟合海底地形。通过验证,模拟结果与实测数据符合良好,表明运用该模型可以较好地预报湛江湾的潮流动力特性。为进一步研究湛江湾水道附近水域的温盐变化、泥沙输运提供技术支持。     

三维陆架模式及其应用——一个三维陆架模式及其在长江口外海区的应用

建立一个σ坐标系下三维非线性斜压浅海与陆架模式，并首次应用于夏季长江冲淡水扩展的研究。模式计算区域为整个东中国海，水平分辨率为７．５′×７．５′，垂向分辨率为１１层，考虑实际海岸形状和海底地形，在空间完全交错的网格系统上，离散化控制方程组，采用ＡＤＩ计算方法数值求解。动量方程中的非线性项采用二次能量守恒的半动量格式，温盐方程中的平流项采用迎风格式，垂向涡动扩散项采用隐式。数值试验结果基本再现了伸向东北的冲淡水舌和东中国海的环流结构     

POM模式在厦门湾三维水动力环境模拟中的应用

本文基于采用干湿网格动边界技术的POM模式,模拟了厦门湾全海域潮流场和温盐场的三维结构特征.结果表明,该模式可较好地模拟具有大量浅滩和复杂地形的厦门湾海域的三维水文动力环境.     

SMAP卫星海表盐度观测在中国近海的验证与应用

基于2015-09—2016-08 SMAP(Soil Moisture Active and Passive)卫星资料研究了中国近海海表盐度(Sea Surface Salinity, SSS)的空间分布。首先利用中国近海实测SSS数据对SMAP卫星资料进行验证,接着利用SMAP数据和长江大通水文站的径流量资料分别对夏季和冬季长江冲淡水的扩散特征进行研究,探讨长江径流量与长江口SSS的关系。结果表明:夏季和冬季SMAP资料与实测SSS资料的均方根误差分别为3.55和1.14,远小于SSS的季节变化;中国近海SSS的季节变化在长江口邻近海域表现得最为明显,夏季SSS达到最低,冬季达到最高,春秋季为过渡季节;长江冲淡水夏季向东北扩散,冬季沿岸向南扩散,且夏季扩散范围明显大于冬季;长江径流量与长江口附近海域SSS为负相关,夏季径流量较大,对应长江口SSS较低;冬季径流量较小,对应SSS较高。SMAP SSS资料同时、大范围的特征对长江冲淡水扩散的研究提供了新的可能性。     

渤海垂直湍流混合强度季节变化的数值模拟

渤海为极浅陆架海 ,其中湍流耗散作用显著。将三维斜压陆架海模式 HAMSOM应用于渤海 ,以渤海周边台站每天 4次的常规气象资料作为风和热驱动 ,渤海海峡开边界以 5个主要分潮调和常数计算水位强迫 ,计算了渤海 1982年水文要素和流场变化 ,并用模式以湍的局地平衡理论封闭计算出垂直湍流粘性的时空分布。结果表明 :渤海湍流混合冬强夏弱 ,变化幅度较大 ( 10～ 2 0 0 cm2 / s) ,这是风搅拌和潮混合的湍流输入在密度层化调整下的结果 ;风的作用在冬季强于潮的作用 ,而底层则由潮混合控制呈现半月周期 ;渤海湍粘性系数的空间分布十分复杂 ,这是在渤海地形和岸形轮廓限制下 ,由一定大气条件驱动的流场和密度场导致的湍流混合强度不同所致     

ECOMSED模式在杭州湾海域流场模拟中的应用

针对杭州湾独特的喇叭型强潮河口湾的特点,基于Blumberg等(1996)的ECOMSED模式,引入动边界技术,建立杭州湾三维动边界的潮流模型.模型以正交曲线坐标下三维非线性水动力方程为基本方程,应用Mellor和Yamada的2.5阶湍流闭合模型计算紊动黏滞系数,嵌入Grant和Madsen的底边界层模型考虑波浪对底部应力的作用,采用干湿网格法模拟潮流漫滩过程;综合考虑径流,风应力,密度流和M₂,S₂,K₁,O₁四个主要分潮和M₄,S₄,MS₄三个浅水分潮的作用,从而提高杭州湾潮流模拟的精度.通过验潮站调和常数和多次海流连续观测资料的验证,表明该文建立的模型可以更好的用于杭州湾流场的预报模拟.     

丁字湾物质输运及水交换能力研究

通过建立丁字湾三维潮流模式、污染物输运模式计算了该湾 COD浓度分布 ,定量分析了丁字湾的水交换能力 ,较为精确地计算出丁字湾内水交换率和水交换半更换期的空间分布。计算结果表明 ,当湾中部水交换 50 %时 ,湾口水交换达 80 % ,湾底仅为 2 0 %～ 40 % ;丁字湾湾口的半更换期为 1～ 5d,湾中部为 1 8～ 2 0 d,湾顶为 2 4～ 32 d。     

丁字湾水文环境特征

本文依据丁字湾水文观测资料阐述了该湾温、盐度分布及变化特征，并对潮汐、潮流和余流进行了分析研究．结果表明：1．丁字湾温、盐度分布的月际差异明显．水温8月最高，盐度9月最低；水温日变化主要受太阳辐射的影响，盐度日变化则明显由潮汐所控制．2．该湾潮汐类型属正规半日潮，但潮汐日不等现象明显．3．该湾属于正规半日潮流区域，潮流运动以往复流为主。4．8月湾口中部余流从湾外流向湾内，湾口两端余流流向与中部相反；余流流速湾口中部大于两端。     

丁字湾潮间带日本刺沙蚕幼体对底栖微藻的摄食率

采用同位素 14 C现场同步示踪技术 ,测定了丁字湾北部泥质潮间带不同体长日本刺沙蚕幼年个体对底栖微藻的摄食率。结果表明 ,日本刺沙蚕的个体摄食率与虫体体长呈正相关 ,其总体摄食率为 0 .5 399× 10 -3 h-1,相当于摄食底栖微藻 1.985μg C· 10 cm-2 · h-1。同时得出 5月份现场条件下底质表层初级生产力为 38.2 4 μg C· 10 cm-2· h-1。     

丁字湾近岸海域表层沉积物粒度特征及沉积动力环境

根据丁字湾近岸海域126个表层沉积物样品粒度分析结果,对沉积物类型和粒度参数分布进行了总结。在此基础上,利用粒径趋势分析模型(GSTA)和沉积动力判别图解,探讨了表层沉积物的运移趋势及沉积水动力规律。结果表明,丁字湾近岸海域表层沉积物类型共有8种,其中砂、砂质粉砂和粉砂分布最广泛;平均粒径具有从岸向海逐渐变细的特征,分选性、偏度和峰度分别具有较差—差、正偏—极正偏、中等的特征;粒度运移趋势分析反映出湾口海岸附近泥沙由两侧向湾口中心运移,远离海岸泥沙由北西向南东偏东方向运移;沉积动力判别图解揭示出丁字湾海域沉积水动力具有整体较强,由岸向海方向逐渐减弱的特征。     

渤海湾三维变动边界潮流数值模拟

基于河口、陆架和海洋模式 (ECOM模型 ) ,引入干湿网格法模拟潮滩涨落的改进 ,建立了渤海湾三维变动边界潮流模型。该模型网格采用为 4 80 m× 6 2 0 m,垂向 4层 ,充分考虑渤海湾潮滩广阔的特点。计算结果与实测值比较符合良好 ,较好地刻画出渤海湾 M2 分潮潮流场的时空分布特点。     

渤海湾风浪场的数值模拟

采用SWAN模型对渤海湾在定常风和非定常风作用下的波浪场进行了模拟,并利用黄骅港附近波浪统计资料对模拟结果进行了验证。结果表明：SWAN模型较好地模拟了渤海湾在定常风和非定常风作用下风浪成长和传播过程。此外,还应用ADCIRC潮流模型,初步探讨了潮流对波浪要素的影响：(1)无流存在时,波高的成长和波周期的变化是一条光滑的曲线,但当有流加入时,由于其流速和水位在一个潮周期内随时间的变化足不均匀的,其对波浪成长产生影响,使波高和周期呈不规则变化;(2)波浪成长初期,流对波高增长的影响并不明显,但当波高增大到一定程度时,流的存在对波高的影响是很明显的。     

杭州湾潮波运动的一个三维数值模型

应用坐标变换对杭州湾进行了潮波运动的三维数值计算。计算结果与实测符合良好。     

渤海湾海域潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立渤海湾海域二维变边界潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的时空分布,计算得到M2分潮和K1分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆及不同时刻潮流场分布。计算结果与实测资料对比验证吻合良好。     

Three-Dimensional Tidal Model and Its Application to Numerical Simulation of Water Quality in Coastal Waters

- The turbulence mechanism plays an important part in the mixing process and momentum transfer of turbulence. A three-dimensional Prandtl mixing length tidal model has been developed to simulate tidal flows and water quality. The eddy viscosities and diffusivities are computed from the Prandtl mixing length model. In order to model the water quality of an estuary or coastal area many interdependent processes need to be simulated. These may be conveniently separated into three main groups: transport and mixing processes, biochemical interaction of water quality variables and the utilization and re-cycling of nutrients by living matter. The model simulates full oxygen and nutrient balance, primary productivity and the transport, reaction mechanism and fate of pollutants over tidal time-scales. The model is applied to numerical simulation of tidal flows and water quality in Dalian Bay. The model has been calibrated against a limited data set of historical water quality observations and in general demonstra