罗源湾潮流数值计算

研究罗源湾潮汐、潮流及潮波的传播,对罗源湾的开发及海岸工程建设具有一定的实际意义。为系统地了解罗源湾的潮汐、潮流状况,采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立罗源湾海域二维变边界潮流数值模型,通过计算得到同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。该海湾海流具往复流性质,潮汐、潮流均属正规半日潮,最大流速发生在可门水道。     

渤海夏季潮致-风生-热盐环流的数值诊断计算

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,并考虑了潮汐、风和实测温盐场,诊断计算了渤海夏季三维潮致-风生-热盐环流,分析了渤海夏季潮致余流、风生和热盐环流的分布结构。结果显示,在夏季,渤海中部海区明显存在一个顺时针向的涡旋,同时渤海还存在着多个逆时针向的涡旋。通过分析和比较各个分量在总环流中的作用,认为夏季潮致余流是相对弱的;热盐环流在夏季总环流中占主要成分。     

渤海三维风生-热盐-潮致Lagrange余流数值计算

笔者基于一种三维斜压浅海Lagrange余流的弱非线性理论,湍粘性系数的处理引进了Richardson数,利用流速分解法,把作为强迫力的潮汐、风和热盐统一在一个模型中,考虑了黄海暖流余脉和黄河径流的影响,诊断计算并获得了渤海三维风生-热盐-潮致Lagrange余环流.同时,给出了潮致Lagrange余环流、风生环流和热盐环流,并且做了比较和分析.对渤海Lagrange余环流的三个主要涡旋形成机制进行了初步的探讨.最后,用实测资料对计算结果进行了检验,显示了结果的合理性.     

渤海冬季三维环流数值模拟

基于冯士笮所给出的一种浅海环流模型，采用数值方法，对渤海冬季进行环流的数值模拟，给出了冬季三维风生环流和正压环流（含潮余流）。分析了潮致Ｌａｇｒａｎｇｅ余流对冬季环流的贡献及黄海暖流余脉对渤海冬季环流的影响。最后对风生环流和正压环流的特征进行了分析和讨论。     

渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响

采用有限体积近岸海洋模型FVCOM,基于渤海2004和2014年的岸线地形数据,构建渤海2个年份的三维潮汐潮流数值模式;通过数值模拟研究,探讨了渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响。数值模拟结果表明:岸线地形变化后,半日分潮潮时在渤海湾、莱州湾和渤海中部东南海域提前,在辽东湾和渤海中部西北海域滞后;振幅在渤海湾及辽东湾增大,在莱州湾及渤海中部减小;位于秦皇岛和黄河口的半日分潮无潮点位置分别向西南和东南方向移动。渤海绝大部分海域全日分潮潮时提前,振幅增大,位于渤海海峡的全日潮无潮点位置向东移动。潮流性质系数在莱州湾增大,在渤海其他大部分海域减小,渤海规则半日潮流海区范围略有增加,不规则半日潮流海区范围相应减少。     

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。     

北黎湾及邻近海域潮流数值计算

建立北黎湾及邻近海域二维潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的分布规律,计算得到m1分潮和M2分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆,m1与M2合成的潮致欧拉余流、最大潮流和不同时刻潮流场分布。     

烟台北部近岸海域潮流数值模拟

采用ADI法,分别模拟烟台北部海域四大分潮(M_2、S_2、K_1、O_1),得到潮汐潮流性质、潮流椭圆、同潮时线和等振幅线。然后合成四大分潮,对研究海域大潮期的潮流场作了预报,计算结果与实测值吻合良好,再现了该海域复杂的潮波系统。     

湄洲湾潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立了湄洲湾海域二维变动边界潮流数值模型,通过计算得到最大潮流分布、同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。     

海州湾及邻近海域潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法，建立海州湾及邻近海域二维变边界潮流数值模型，计算得到最大潮流分布、同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。     

渤海平均海平面及多年一遇极值水位的计算

利用区域大气模拟系统(RAMS)大气模式给出的30 a风场资料作为上边界风应力强迫,用普林斯顿大洋模式(POM)对渤海的潮流和潮位进行了30 a数值计算.给出了M2,S2,O1,K1四个分潮的同潮时线和等振幅线,与环渤海19个验潮站观测的调和常数对比发现,M2分潮振幅的平均误差为4.5 cm,迟角的平均误差为4.2°.分析了渤海海域环流、风海流和潮流的基本特征,并与前人的结果进行比较,两者基本一致.计算了渤海1 000多个网格点的平均海平面高度,比较结果表明,其准确度较高.最后给出了渤海各点的最高和最低天文潮位以及百年一遇极值水位,比较结果表明,虽没有进行单独的风暴潮计算,但计算结果较好地反映了渤海各种水位的特征.     

渤海中部海域表层潮流和余流特征分析

利用2014年各月浮标观测得到的表层海流资料,对其进行调和分析,基于调和分析结果对渤海中部潮流和余流特征进行研究。结果表明:渤海中部大部分海域潮流性质属于不正规半日潮性质。渤海中部水深较浅,浅水分潮的影响不可忽略,其中M4分潮的影响更为显著;潮流运动形式除西部和北部两个浮标点为往复流以外其余均是旋转流,旋转方向均为逆时针;渤海中部实测涨落潮流除最北端的2号浮标点较强以外,其他均小于75 cm/s。涨落潮流的强度较一致。渤海中部的余流除4号浮标点以外均为偏向北的流动,表层月均余流的季节变化不太明显。本文推测渤海中部环流的流动特征为顺时针。冬季渤海中部表层余流受制于风的作用,春、夏季某些区域余流受到风的影响较大,是潮汐余流和浅海风海流的合成。而靠近岸边的1号浮标点以潮余流为主。     

南黄海西部初夏潮致-风生环流的数值模拟

基于有限体积方法的海洋数值模式FVCOM,计算了南黄海西部六月份潮致余流及风生环流,分析了潮致余流、初夏风生环流各自的环流结构,得出六月份该区域风生环流占主导,偏南风的作用较为显著,潮致余流相对较弱。最后将风和潮汐进行耦合计算,得出该区域初夏的环流结构,表层海水大体为由南至北的流动,说明该区域风力为主要驱动力。计算结果与流速及环流实测资料吻合较好,为进一步研究浒苔的漂移轨迹等奠定了动力基础。     

罗源湾全日潮汐和潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立罗源湾海域二维变边界全日潮汐和潮流数值模型。将计算值与实测资料比较,结果表明符合程度良好。给出了同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、最大潮流及不同时刻潮流场分布。应用该模型可以较系统地了解罗源湾全日潮的潮汐、潮流状况。     

洋浦港附近冬季潮、余流特征分析

洋浦是典型的日潮区,潮型判别系数是7.32;最大潮流流速都出现在涨潮的北向流中,最大潮流速度为70cm/s.余流的表、中、底30d平均流向依次为188(°)、153(°)和95(°).表、中、底30d平均余流流速值依次为8.7、8.5和4.1cm/s.冬季余流的形成,主要受北部湾风生环流控制.     

渤海海峡拉格朗日余流的数值模拟

本文首先用二维非线性模式对渤海海峡的M₂分潮进行数值模拟,求得逐太阴时潮位和潮流场,进而导出欧拉型的潮余流,计算结果与实测资料符合良好. 在潮流模拟的基础上,对海峡中投放的标识质点的拉格朗日运动进行数值跟踪,获得典型潮时起算的拉格朗日漂移和拉格朗日余流,与欧拉余流相似,拉格朗日余流也呈北大南小之势,但二者的量值并不相同.对于确定的潮流场,欧拉余流是定常的,而拉格朗日余流却是潮位相的函数.     

长江口、杭州湾及其邻近海区Lagrange环流的数值模拟研究Ⅰ——正压环流

将长江口、杭州湾及其邻近海域作为研究整体,建立该海区的三维Lagrange正压环流的分阶数值模式,综合考虑径流、东中国海背景环流、风应力和M2,S2,O1,K1 4大天文分潮的综合作用,运用"流速分解法"将环流分为正压梯度流、风生流、潮致余流及零阶环流的非线性耦合流等4个分量,模拟了冬夏两季长江口、杭州湾及其邻近海区的Lagrange正压环流结构.结果表明,零阶环流受东中国海背景环流控制;潮致余流是该海区一个重要分量;杭州湾内正压环流主要由风生流和潮致余流控制.     

东中国海潮余流自适应数值模拟

以自适应数值模型首次计算整个东中国海三维 M2 分潮潮致 Euler余流、Stokes漂流和L agrange余流 ,并分析各海区 L agrange余流的特征。渤海 M2 分潮致 L agrange余流在整个海域基本形成一个大的逆时针环流系统 ;辽东湾有一个逆时针流环。在黄海 ,潮致余流也是黄海环流的重要组成部分。在东海的东北部 ,潮致余流有强化对马暖流的作用 ;在台湾北部海域 ,潮余流对台湾暖流有强化作用。在近海海域 ,由于复杂地形的作用 ,潮流非线性作用加强 ,潮余流的量值有较明显的增加。计算结果表明 :在浅水区域 ,Stokes漂流较大 ,Euler余流与 Lagrange余流差别显著     

基于FVCOM的厦门湾及其周边海域三维潮流数值模拟

基于非结构三角形网格、干-湿判别技术和有限体积法的FVCOM（finite volume coastal oceanmodel）海洋数值模式,建立了厦门湾及其周边海域高分辨率（30 m）的三维潮汐、潮流数值模型.模拟结果同该海域2个验潮站和4个连续海流站的观测资料符合良好,较好地反映了厦门湾及其周边海域潮汐、潮流运动的变化状况和分布特征,并给出了M2、S2、K1、O1共4个主要分潮的同潮图、表层潮流椭圆、最大可能潮流流速及表、底层潮余流分布.厦门湾及其周边海域属正规半日潮类型,4个分潮的最大潮汐振幅分别为200、65、36、29 cm,厦门湾内外迟角差分别为20°、25°、18°、10°;镇海角至围头角连线东南侧湾口区为逆时针旋转的驻波,西北侧湾内为前进潮波.湾内潮流属正规半日潮流,湾口区潮流以逆时针方向的旋转流运动为主,湾内各水道为往复潮流,椭圆长轴与水道走向一致,4个分潮流表层最大流速分别为201、51、34、25 cm/s;九龙江口区3条港道内的流速以南港最大;表层余流大于底层余流,二者水平分布形态基本一致,都为北进南出.     

珠江口及邻近海域潮波数值模拟——Ⅰ模型的建立和分析

采用无结构网格三维有限体积海洋模式FVCOM,基于高精度的水深和岸线资料,建立了覆盖珠江口及邻近海域的三维正压高分辨率数值模型。和验潮站实测资料以及前人研究的对比验证表明,该模型能较准确地再现珠江口及邻近海域的潮汐、潮流变化过程。研究发现,珠江口海域潮汐为不正规半日潮,潮型数大致介于1.1~1.3之间,M2分潮占主导地位。M2,S2,K1和O14个主要分潮向河口内传播时,等振幅线均偏西北-东南向,西侧振幅小于东侧,河口附近等位相线比陆架海域密,西侧相较于东侧更密。从湾口传播到湾顶,半日分潮历时约2h,全日分潮历时约1.3h。潮流呈东强西弱,且落急流速大于涨急流速,河口内潮流流速是陆架海域的1~2倍,最大可达到1m/s;在陆架海域半日分潮旋转潮流强于全日分潮,在珠江口内主要为西北-东南方向往复流,航道区潮流最大。欧拉余流在河口内航道区形成南向流,在河口西侧浅滩处形成北向流,出现了余环流结构。此外,在航道区和深圳湾等区域形成较强余流涡旋结构。外海传入潮流能通量自南向北在珠江口内汇聚,在航道区呈现高值区,最大可达10KW/m。