Stokes漂流对全球海表面温度模拟的影响

Stokes漂流对海洋上混合层中的流场和温度场结构具有不可忽视的作用。本文基于WAVEWATCHⅢ海浪模式模拟的海浪要素计算得到Stokes漂流,将其引入SBPOM模式的动量方程中,从体积输运的角度研究Stokes漂流对全球海表面温度的影响。分析发现Stokes漂流与Stokes输运在全球呈现高纬度强于中低纬度的带状分布特征,且这种流动与输运对全球海表面温度具有降温作用,该降温作用的分布与全球Stokes输运强度相对应,高纬降温作用大于中低纬度,特别是南极绕极流海域平均降温明显大于其余海域,最大降温可达1.5℃,且全球月平均降温超过0.1℃。     

全球Stokes 漂流的时空分布特征研究

利用海浪模式WWIII(Wave Watch III)2008年的模拟结果对海面Stokes漂流、Stokes输运、Stokes深度以及全球Langmuir数的年平均分布特征和季节平均分布特征分别进行了详细的研究与分析。结果表明,海面Stokes漂流和Stokes输运均呈现高纬度偏大的特征,以南极绕极流海域最为突出。全球大部分海域Stokes漂流影响深度在20 m以内,呈现大洋东部偏大,西部偏小的分布特征。全球大部分海域的混合作用是剪切不稳定性和Langmuir湍效应并存的状态,甚至有些海域是以Langmuir湍效应为主。因此,在进行大尺度的海洋数值模拟时,应该考虑波浪导致的混合效应。     

Stokes漂流对北太平洋海表温度的影响研究

Stokes漂流对上层海洋温度场具有不可忽视的影响,基于WAVEWATCH III海浪模式模拟结果计算出Stokes漂流流速,将其引入到SBPOM模式的动量方程中以探究Stokes漂流对海表面温度的影响。结果表明,模拟有效波高与实测值保持较好的一致性,平均相关系数最大为0.88。北太平洋Stokes漂流的分布呈现出高纬度较大的带状特征,最大流速可达0.2 m/s。Stokes漂流对北太平洋海表面温度的影响在-2~1℃之间,高纬Stokes漂流影响作用大于低纬,其中太平洋西北海域影响最大,可达-2℃,赤道影响最小。通过Argo浮标资料验证,考虑Stokes漂流模拟的海表面温度更趋近于实测值,说明在海表面温度计算中,考虑Stokes漂流是必要的。     

台风“杜鹃”对西太平洋上层温度的影响研究

本文利用海气耦合模式COAWST模拟了2015年的1521号超强台风"杜鹃",并结合再分析资料综合分析了台风过境期间西太平洋上层温度的变化规律。研究结果表明台风过境会使海区内上层温度降低,最大降温可达5-6℃,降温范围直径可达上百千米,台风路径右侧温度降低幅度大于左侧,具有明显的右偏性,路径两侧降温最大差异可达4-5℃。台风过境的引起了海水的垂直混合,"冷抽吸"作用将下层温度低的海水混合到海洋上层,影响深度可达200m。海洋上层温度对台风的响应速度与深度密切相关,深度越小,响应速度越快。台风经过后造成的降温区,约在7-15d内恢复到台风经过前的温度。     

台风背景下海浪对海表流场和海表温度的影响

海浪作为海-气界面中重要的物理过程,对海洋上混合层的近表面分布具有重要作用。本文以台风"威马逊"和"麦德姆"为背景,基于FVCOM耦合模式模拟了台风浪及上层海洋的响应过程,探讨了海浪对海表流场和海表温度的影响。结果表明耦合模式能够较准确地模拟出有效波高,台风过境后海表流场在海浪的作用下反映出与台风相对应的气旋性特性,改变的流场量级可达0.4 m/s;海表温度出现不同程度的下降,最大降温约4℃,最大降温中心与流场变化区域相对应,且降温区相对台风路径呈显著的"右偏性"。最大降温滞后台风中心过境2 d左右,恢复时间一般超过10 d,与实况相吻合。     

波浪对海洋上混合层温度变化的影响研究

通过在海洋上混合层温度方程的平流输运项中加入Stokes漂的影响,定量计算了波浪Sokes漂对混合层温度变化的贡献,即Stokes漂对SST变化的影响。结果表明,波浪Stokes漂的平流输运作用对混合层温度变化的贡献与平均流的贡献在量值上处于可比的量级,二者全球平均比值为23.43%,最大比值达到70%。而对于SST变化率的影响也较为显著,加入Stokes漂影响后,SST变化率的最大变化值达到0.989×10-6℃/s,SST变化率的全球平均变化值为0.077 8×10-6℃/s,与SST变化率全球平均量值0.516 2×10-6℃/s相比达到15.07%,是不可忽略的。因此,在对于海洋混合层温度计算过程中,考虑波浪Stokes漂的作用是必要的。     

亚丁湾海域数值预报与Argo观测温度比较研究

亚丁湾海域是印度洋西部一个重要海洋运输通道,其海水性质变化多样,海水运动复杂,对航海等起着重要作用。利用了海浪-环流耦合模式建立的全球大洋环流预报系统2008年的预报结果,结合实时/准实时的Argo观测资料,针对亚丁湾海域进行了模拟与观测的对比研究。对比分析包括:不同季节代表月份的预报结果与Argo剖面的比较、预报结果与全年Argo观测温度误差的统计分析等。比较表明:该预报结果与Argo观测剖面吻合较好,温度预报在整体上具有较小的误差,在100 m以深的海洋下层有75%的温度误差分布在±1℃范围内,而100m以浅的海洋上层的温度误差在该范围占67%。比较结果也显示预报的上层混合作用仍略偏弱,剖面中的逆温现象没有在预报中反映出来等,其机制有待深入研究,可能受分辨率低的限制。这些结果为将来在该海域建立高分辨率的海洋环流预报系统有一定借鉴意义。     

台风对上层海洋初级生产力和营养盐输运的影响

利用垂直一维物理-生物耦合模型模拟了台风"派比安"和超强台风"珍珠"对南海北部水温、营养盐和叶绿素垂直分布的影响,并估算了2次台风对初级生产力和营养盐垂直输送的贡献。结果表明,"派比安"引发50m以浅海水温度降低,表层降温2.0℃,50~130m海水温度升高,混合层加深30m,海表叶绿素浓度增加0.18mg·m~(-3),营养盐垂向输运对初级生产力的贡献为2.3×103 mg C·m~(-2),约占全年的3%。"珍珠"引发55m以浅海水温度降低,表层降温超过5.0℃,55~150m海水温度升高,混合层加深85m,海表叶绿素浓度增加0.9mg·m~(-3),带来的营养盐垂向输运量约为全年的30%,对初级生产力的贡献为12.8×103 mg C·m~(-2),约占全年的18%。可见,台风过程,特别是强台风过程对上层海洋的初级生产和生物地球化学过程具有显著影响。台风的强度和移动速度等自身特征是决定海洋环境要素对台风响应程度的核心要素,同时台风过境前的水体层化状态和营养盐水平也是不可忽视的因素。     

台风“Megi”(2010)过程中海浪的特征及其对大气海洋的影响研究

使用海-气-浪耦合系统模拟了台风"Megi"(2010)过程中海洋与大气变化过程,重点研究了台风浪的有效波高、波周期、波向和波长等波参数的分布特征,并通过一组针对海浪的控制试验检验了海浪对台风及海洋环流的影响状况。结果表明:台风过程中的海浪有效波高最高达到了12 m以上,波高高值区域在移动方向的右前方;台风中心附近的海浪波长最长,周期最大,谱峰周期大于平均周期,谱峰波向较平均波向向右偏转了15°～20°。通过与未耦合海浪模式的控制试验对比发现,通过拖曳作用,海浪调节了海面风速的大小,使得台风后部风速减小约3～5 m/s;同时,由于海面粗糙度的增加,台风内核区域潜热通量有所增加,最大达到了15%。另外,海浪的加入加剧了海洋混合,导致了更大程度的降温,模拟值更接近实况值,同时也改变了海流的方向,影响了SST等海洋热动力状态模拟的准确性。     

台风“海鸥”期间南海北部波浪和SST变化特征分析

采用SWAN波浪模式对201415号台风‘海鸥’期间的海浪进行数值模拟,通过与实测数据对比,模拟结果较好。台风风场由圆形对称Jelesnianski-II模型构造,风场结构能够很好的体现出台风过境期间的变化情况。根据台风期间的实测温度数据以及ECMWF海表面温度数据的变化研究海表面温度对台风的响应。研究发现,台风"海鸥"在近海复杂的海洋和地形条件下,台风路径降温范围成不对称分布,最大降温中心出现在路径右侧,降温幅度将近1.5℃。     

把海洋经济作为“1号工程”全力抓好

荣成市确立了把海洋经济作为“1号工程”全力抓好的经济发展思路,决心继续保持全国第一渔业大县的位次。为此,提出了三条措施：①对海洋经济的地位和作用还要再认识;②要有建设国内外一流大企业的雄心壮志;③要找准今后海洋经济大发展的“起重杠杆”。     

海洋生态动力学模型的研究进展

海洋生态系统动力学模型与模拟研究是海洋生态学研究的最重要方面之一,依据近来国内外的研究成果,综述了海洋生态系统动力学模型的目的、研究方法及建立数学模型应遵循的原则、进展以及未来的发展方向,讨论了海洋生态模型的基本性质及分类并就它们在海洋生态系统研究中的应用作了一些初步分析。     

海浪对水下电磁场幅值影响的分析

讨论了海浪波动基本规律,分析了海浪波动对水下接收点电磁场幅值的影响。理论计算表明,这种影响取决于海浪的有效波高和电波穿透深度的比值。在近似正态分布的海浪作用下,水下场强幅值呈现出对数正态分布的规律。海浪波动会造成场强均值增加和场强幅值波动。海浪对场强幅值的影响随着电磁场频率的下降显著地降低。     

我国工程海洋学基础需求研究

对我国海岸工程、海洋工程与海洋资源开发利用的大量资料进行了需求分析,结果确认我国工程海洋学的研究势在必行。以此提出了与海洋工程环境相关的工程海洋学诸研究目标,以及涉及海洋工程相关的海洋规范问题。     

把海洋开发作为跨世纪的国家战略

２１世纪将是全面开发利用海洋的时代，许多沿海国家将把海洋开发作为国家战略。我国是世界上人口最多的国家，陆地资源人均占有量少，更应该重视开发海洋，建设临海工业带，发展海洋农牧化，开发建设海运网络等。发展海洋经济必须走科技兴海之路，抓科技储备，改造传统产业，发展新兴产业，不断提高海洋开发生产力水平。     

南海环流的三维数值模拟

本文采用Backhaus的三维海流模式,运用半隐式及C-网格方法求解基本方程,对南海各季的平均海流流场进行了数值模拟。将模拟结果与已有的研究结果进行比较,其主要流系基本上是相符的,夏季表层基本上为一反气旋型环流;冬季则转变成气旋型;在冬季,从50m层起开始显露出“南海暖流”的存在。这些表明南海海流的某些主要特征基本上已经被此模型成功地再现出来,同时此模型又给出了垂直方向各层的海流情况,在目前尚缺乏深层实测海流资料的情况下,上述深层海流的模拟结果有一定参考意义。     

论海洋底铁锰结核（壳）核心物质的起源

本文论述了海洋底铁锰结核（壳）核心物质的起源。不仅剖析了铁锰结核（壳）核心物质的研究历史与现状，时空分布及其属性，而且揭示了铁锰结核（壳）核心物质的起源、演化、现今性状与内在的规律性联系；同时还建立了铁锰结核（壳）五元核心物质分类模式；并且提出了铁锰结核的积成、裂解、再生和再造等一系列观点，指出了在铁锰结核（壳）矿床学研究领域的理论和实际意义。     

中国海洋旅游市场开发的现状分析

海洋旅游作为“生态旅游“的一种将成为21世纪旅游的热点.中国有丰富的海洋旅游资源,海洋旅游市场的开发已初见成效.就我国海洋旅游市场的现状,主要是其构成及所存在的问题进行了简要分析,以期对我国海洋旅游的发展有所帮助.     

三次样条函数在海洋水文资料整理中的应用

本文引入三次样条函数插值法,并尝试用于海洋资料处理。根据渤海及北黄海部分海洋站的历史资料进行了试验。用SHARP—PC—1211袖珍计算机进行计算,并将资料处理的结果与传统的过程曲线法订正值作了比较。结果表明,二者之间的误差不大,而样条函数拟合更好。作者认为三次样条函数插值法是可行的,在处理海洋资料时间序列中是有效的。在有温跃层的地方,如何应用,本文也给出了必要的说明。     

全球海洋与大气界面的熵通量估算

给出并讨论了海洋系统中由于热量交换、物质交换以及外力做功引起的熵通量的表达式;同时,根据新近调整的全球海 气界面的气候平均资料,估计了全球海洋与大气界面气候年平均的熵通量(熵流),这一熵通量主要取决于海 气界面的热量和物质交换的空间不均匀性。计算结果显示,由热量交换分量引起的熵通量对海洋系统的总熵通量起到主要的贡献作用,其值约为-555.6mW·(m2·K)-1;由海表风应力做功引起的熵通量相对较小,约为-0.09mW·(m2·K)-1;由物质交换引起的熵通量最小,仅为-0.02mW·(m2·K)-1。总的来说,海洋系统从外界获得的总熵通量为-555.7mW·(m2·K)-1,这也就意味着在气候平均定态下,海洋系统内部的熵产生在量值上等于系统的熵交换,即为555.7mW·(m2·K)-1。海洋系统的负熵流与其内部的各种不可逆过程引起的熵产生取得平衡,确保了全球海洋系统处于非平衡热力学定态,并维持着海洋系统中各种尺度的时 空有序现象的消长过程。