渤、黄、东海夏季环流的三维斜压模型

基于拉格朗日时均观点描述环流，建立起潮流与准定常流共同占优势系统中的陆浅海环流模型，并诊断计算了夏季渤、黄、东海的三维环流图。模拟结果较好地再现了渤、黄、东海主要流系的特征。对照冬季结果，对渤、黄、东海环流的季节变化做了阐述。从环流垂向分量的分布图上，可发现渐闽近海、长江口外存在较明显的上升流区。另外，对夏季渤、黄、东海的热盐环流和潮致余流分别进行了模拟，发现它们均能在黄海构成一逆时针向的五流系统，这对形成和维持夏季黄海冷水团的存在有重要作用。热盐环流的模拟结果表明，黄海冷水团环流含有“热成流”的成分；通过Lagrange余流的计算发现环绕黄河冷水团的环流还含有“潮成流”的成分。     

渤、黄、东海三维潮波运动数值模拟

采用POM三维海流数值模式模拟渤、黄、东海潮波运动。所得潮汐调和常数与77个测站的观测值的平均绝对误差：m1振幅1．92cm,迟角4．39°;M2振幅4．70cm,迟角5．08°。模拟结果显示M2分潮流共存在8个圆流点,m1岁潮流共存在9个圆流点。其中,M2分潮流在舟山群岛附近与m1分潮流在黄海北部和台湾海峡谷存在一个圆流点,这三个圆流点是本文数值模拟所首次显示的,需进一步的观测验证它们实际存在与否。模式还得出湍流涡动系数分布。     

黄海、东海夏季环流的数值模拟

基于ECOM -si,建立了一个垂向取σ坐标、水平取球面坐标的三维高分辨率湍流闭合的黄海、东海海洋环流数值模式 .考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力 ,应用该模式较成功地模拟出了夏季黄海、东海环流 (黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海冷水团环流和沿岸流 ) ,摸拟结果与以往实际观测和研究结果较为一致 ,表明所建立的模式能较成功地应用于该海区环流的研究     

渤、黄、东海潮汐、潮流的数值模拟与研究

基于FVCOM海洋数值模式,采用高分辨率的三角形网格,对渤、黄、东海的潮汐、潮流进行数值模拟,并通过比较120个沿岸验潮站和14个潮流观测站的实测与模拟结果进行模型验证,两者符合较好。根据模拟结果,给出了四个主要分潮的潮汐同潮图和5m层潮流最大流速及最大潮流同潮时分布。渤、黄、东海共有5个半日分潮和3个全日分潮的独立旋转潮波系统,且都呈逆时针方向旋转;半日潮流和全日潮流各有12个圆流点;在冲绳岛和奄美岛两侧的4个半日潮流圆流点分别呈对称分布,其中有3个为本文首次给出;在日本九州岛西侧还新给出2个全日潮流圆流点。有关它们的存在性需要实测资料的进一步检验。     

东海和南黄海夏季环流的斜压模式

基于拉格朗日余流及其输运过程的一种三维空间弱非线性理论，引进了黑潮边界力及长江径流，给出了东海和南黄海的夏季环流及上升流区的分布。计算结果表明：在黑潮西侧存在着台湾－对马暖流系统；进入朝鲜海峡的对马暖流来自台湾暖流、黑潮、东海混合水和西朝鲜沿岸流；黄海暖流主要来源于东海混合水，表面有部分来自对马暖流；闽浙沿岸存在上升流区且构成一带状区域；在长江口外、东海东北部和陆坡上也存在在上升流式；陆坡处上升流     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况，结果表明，东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在-80m至-52m海面期间，主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成；-52m海面之后，该古沙脊逐渐停止发育，扬子浅滩形成于-52m海面之后，至-30m海面时已发育比较成熟，它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新工河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外毛皮选掉，粗粒物质留在原地而形成，南黄海中部泥在-52m海面时已开始形成，该泥是细粒物质的汇，泥沙来源具有多源性但泥沙来量不足，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙漫漫岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成，辽东浅滩沙脊与渤澡浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成，海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海留下粗粒泥沙而形成，南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的物源主要是黄河入海泥沙通过渤海海峡南部向北黄海的扩散分量，该泥非细粒物质的汇，而是处于黄河入海泥沙由渤海向黄海输运的过路地段，渤海中央泥的沉积中心位于其南、北两端，其物源主要为黄河入海泥沙向渤海中部的扩散分量，浙闽岸外泥的物源主为长江南水泥沙与浙闽沿岸来沙，南黄海中部泥、北黄海西部泥、渤海中央泥以及浙闽岸外泥基本与弱潮流区相对应，济州岛西南泥、黄海东部泥的形成最迟始于-30m海面时，长江入海泥沙有为其提供物源的可能，全新世某一特定时期渤、黄、东海陆架不同海区的泥沙输运状况受潮流的强弱、类型以及不对称性等的控制。全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运场的演变受控于潮流场的演变。     

渤、黄、东海水温日变化特征

利用１９５７－１９８９年渤，黄，东海水温周日连续观测资料，分析了水温日变化的基本特征，结果表明：就平均状况而言，不温日变幅以渤海为最大，北黄海次之，南黄海和东海最小；在１ａ中，夏季最大，秋季最小，研究海域水温日变化大致可分为太阳辐射，潮流和内振动３种主要类型。     

Chezy型和广义Manning型摩擦关系在渤、黄、东海陆架潮汐模拟中的应用

以往对渤、黄、东海潮汐数值模拟中使用的摩擦系数大都采用不随地点变化的常数,即采用Chezy型摩擦。为了改善模拟效果,本文比较了Chezy型和广义Manning型摩擦关系,并选择与实测数据符合最好的参数,即最优参数。结果表明,采用广义Manning型摩擦系数所得结果更好。底摩擦系数在0.0009至0.0014之间,显著低于Proudman(1953)给出的0.0026,也比以往大多数已发表的值小。与原始的Manning公式不同(该公式的幂值为负数),本研究得到的幂值为正,表明在渤、黄、东海陆架区。总体上,水体越浅摩擦系数越小。本文给出了根据最优Manning型摩擦参数模拟得出的同潮图和能通量分布图,并描述了它们的特征。     

末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布演变过程模拟研究

渤、黄、东海陆架底质的形成分布与末次盛冰期之后的海侵密切相关。末次盛冰期结束、海侵开始以来，潮流是渤、黄、东海陆架上的永久性主导作用应力。为从长期沉积动力演变过程的角度，探讨渤、黄、东海陆架底质形成分布的有关成因问题，利用数值模拟手段，再现了末次盛冰期以来6个时期渤、黄、东海陆架潮流作用下海底的冲淤格局及底质分布。结果表明，扬子浅滩南侧东海外陆架的砂质沉积基本上是自－80m海面以来形成的。扬子浅滩形成于－52m海面之后，于－30m海面时已有一定规模，全新世最大海侵之后，逐渐形成现在规模的扬子浅滩。南黄海中部泥自－52m海面时就已开始形成，－30m海面时范围很大，侵入北黄海，全新世最大海侵以来，逐渐调整到现在的范围。渤海中央泥、北黄海西部泥、浙闽岩外泥、辽东半岛西侧与北侧的砂质沉积、西朝鲜湾与江华湾中的砂质沉积以及苏北浅滩是自全新世最大海侵以来逐渐形成的，海州湾中砂质沉积形成的盛期在公元8世纪之后。济洲岛西南泥、南黄海东部泥很可能分别形成于－30m海面、－52m海面以来。全新世渤、黄、东海陆架底质分布的演变过程大致分为2个阶段：全新世最大海侵之前为渤、黄、东海陆架底质分布宏观格局的形成阶段；全新世最大海侵于今为渤、黄、东海陆架底质分布格局的局部调整阶段。某一特定时期渤、黄、东海陆架的底质分布格局主要受控于此时的潮流动力场。末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布格局的演变主要受控于该区潮流动力场的演变。     

渤、黄、东海潮汐的一种验潮站资料同化数值模式

以往的研究表明,采用直接的数值计算所得渤、黄、东海潮汐分布与实测值存在一定偏差。为了改善数值计算结果,建立了一种同化数值模式。计算中,在连续方程中增加了一个松弛项,将模式结果向已有实测调和常数的控制点推算潮高值趋近。在数值模拟中,共选取40个沿岸和岛屿验潮站作为控制点,另外选取71个验潮站作为检验点。数值实验表明,随着松弛系数的增加,控制点的计算和实测调和常数之差逐渐减小,直至松弛系数太大时,计算溢出。与此同时,检验点的计算和实测调和常数之偏差开始时也同步地明显减小,但当松弛系数加大到一定数值后,偏差值基本上不再减小,表明通过松弛同化可以改善计算结果,但计算与实测的逼近程度仍有一定限度。对沿岸111个验潮站计算值与实测值的比较表明,对M2分潮,振幅和迟角偏差分别从同化前的6.9cm和5.6°减小至同化后的3.5cm和3.1°;对S2分潮,从2.5cm和6.5°减小至1.9cm和4.0°;对K1分潮,从3.0cm和7.8°减小至1.4cm和4.1°;对O1分潮,从2.0cm和7.5°减小至1.3cm和4.2°。     

渤、黄、东海内潮的数值模拟

在全球的海洋中,中国东海和临近海域是最显著的内潮生成地之一。本文采用NODC(Levitus) World Ocean Atlas 1998提供的季平均温、盐资料,计算海水的密度,并计算垂向密度梯度的最大值点,得到一个较符合海水实际的密度分层。使用三维非线性数值模型(将海洋分为2层)研究了潮汐(M2,S2,K1,O1分潮)作用下渤黄东海的内潮,揭示了整个海区内潮起伏的空间分布,结果发现大振幅的波动均发生在台湾东北(冲绳海槽)海域和中国近海地形突变之处,其中前者更显著。对于各分潮模拟得到的表面潮与TOPEX/Poseidon高度计资料基本一致。研究结果表明上层海水的深度和厚度的梯度对内潮有一定的影响;冬季分布区域比夏季小,强度比夏季大。     

南黄海及东海北部夏季若干水文特征和环流的分析

利用“中韩黄海水循环动力学合作研究”1 997年 7月航次和“黄海综合环境调查”1 998年 8月航次观测所得的CTD资料 ,对南黄海及东海北部夏季的水文特征和特大洪水年长江冲淡水扩展特征进行探讨。同时还根据夏季所施放的卫星跟踪漂流浮标的轨迹、底层人工水母的漂移路径及等密面深度的分布对夏季环流作了阐述 ,提出夏季南黄海环流并非单一的气旋式系统 ,其内部还存在着气旋、反气旋的多个较小的环流 ;东海北部交替出现气旋、反气旋涡旋。     

渤、黄、东海透明度的分布与变化

本文根据1972～1987年间中国和南朝鲜的海洋调查资料,分析研究了渤、黄、东海海水透明度的分布特征和季节变化,并对其影响因子作了较为详细的讨论。渤、黄、东海海水透明度具有明显的地区差异和季节变化。其基本特征为:近岸和河口区透明度低;远岸和受外海水系影响区高。冬季低;夏季高。控制透明度分布和变化的主要影响因子有:风和潮流的搅拌作用、大陆径流、沿岸和外海流系、沉积物分布和海洋层化等。     

东中国海环流及其季节变化的数值模拟

关于东中国海环流的研究，国内外学者已做了大量的工作。早期科学家们主要依赖于对温盐资料和少数测流资料的分析研究对渤、黄、东海的环流结构有了较系统和深入的认识。东中国海环流是由一个气旋式的“流涡”组成，东侧主要是北上的黑潮-对马暖流-黄海暖流及其延伸部分；西侧为南下的沿岸流系。黑潮对东中国海环流的影响是如此之大，以致于除了某些局部区域外，上述海域主要流系的冬、夏季分布形式比较相似而无本质上的差异(胡敦欣等，1993)。但本文所研究海域正处于世界上最显著的季风区，冬、夏季盛行风向基本相反，过渡季节(春、秋季)风向多变，风力减弱；海洋热盐结构季节变化明显(如冬季混合强，而夏季层化明显等)，这些因素都使得东中国海环流存在着较明显的季节变化。 自20世纪80年代以来，东中国海环流的数值模拟工作逐步展开，并已成为研究环流结构及其形成机制的强有力工具。但由于数值模式本身以及计算方案的缺陷(如有些学者用固定的风场、温盐场对东中国海环流进行诊断模拟等)和观测资料的不足，数值模拟的结果难以得到验证，渤、黄、东海的环流研究中仍有大量的问题存在争议，以待澄清。例如，台湾暖流的来源、流径;对马暖流的来源;夏季黄海暖流的流径以及黄海冷水团环流等均有不同的论述。对黄、东海环流季节变化的数值模拟工作也较少，多用冬、夏典型月份的风场强迫积分至稳定态，给出冬、夏季环流，这种做法值得商榷。三维环流模式很难在1个月内达到稳定态，尤其是夏季层化明显、风力减弱的情况下，非常定风场的影响更应引起人们的重视。 本文采用比较符合实际的计算方案，用年循环风场和海面热通量场为外强迫，对渤、黄、东海的环流及其季节变化进行了模拟，并对一些争议问题进行了探讨。     

冬季东中国海环流中的中尺度涡旋数值模拟

采用高精度的POM模式 ,考虑了海底地形、外来流、长江径流、海面风应力、海面热通量等多方面因素的影响 ,模拟了冬季东中国海环流结构。模拟结果显示 :在黄海东部很可能存在两个涡 ,中心分别在124°37′E ,37°N ,124°E ,35°30′N ;东海北部存在一个大型的气旋式涡旋 ,其中心位置在125.1°E ,30.5°N附近 ,该涡旋是由东北向的台湾暖流、西北向的黄海暖流及南下的沿岸流组成的封闭结构 ;日本九州以西黑潮入侵分支形成一涡旋 ,黑潮分支是形成此涡旋的直接动力因素 ,另外地形和冬季盛行的偏北风也对该涡旋的形成有一定正面影响。     

2011 年春夏季黄、东海浮游植物粒级结构

通过2011年4月和8月利用"科学三号"考察船在黄、东海海域开展的春、夏季综合调查,研究了黄、东海浮游植物粒级结构的分布格局及其时空变动规律,探讨重要环境因子的变动对浮游植物粒级结构的影响。结果表明,春季表层水体中小型、微型和微微型粒级叶绿素a浓度的范围分别为0—4.36、0.02—2.27、0—2.66mg/m3,平均叶绿素a的浓度分别为0.56、0.31和0.14mg/m3,对叶绿素a总量的贡献率分别为55.4%、30.8%和13.8%。夏季表层由大至小3个粒级浮游植物叶绿素a浓度范围分别为:0—6.78、0—2.59、0—0.86mg/m3,平均叶绿素a含量依次为0.50、0.24和0.07mg/m3,对叶绿素a总量的贡献率分别为61.8%、30.1%和8.1%。春季小型浮游植物叶绿素a浓度的垂直分布较为均匀,微型和微微型浮游植物浓度随深度增加呈现逐渐下降趋势。夏季叶绿素a浓度出现明显分层现象,10m层以上小型和微型浮游植物浓度较高,10m层之下浓度迅速降低。微微型浮游植物浓度在不同水层都保持较低水平。受黄、东海不同季节水团影响而引起的温、盐以及营养盐分布格局的变化是影响黄、东海浮游植物粒级结构组成的重要因素。