南海北部相干内潮和非相干内潮演变特征

通过南海北部跨越陆坡和陆架区的3套潜标数据,对全日和半日相干、非相干内潮的动能变化特征进行了研究。研究表明,全日内潮沿陆坡区向陆架区传播的过程中,在陆坡区主要以全日相干内潮生成为主,平均动能生成率为2.32 J/（m3·s）;在陆架区以全日相干内潮耗散为主,平均动能耗散率为0.44 J/（m3·s）。全日非相干内潮动能在陆坡和陆架区均增长,平均动能生成率分别为0.39 J/（m3·s）和0.03 J/（m3·s）。全日与半日相干内潮动能在陆坡和陆架区的表现不同,陆坡区的全日相干内潮动能明显大于陆架区的全日相干内潮动能,而半日相干内潮动能在陆坡和陆架区没有明显差别;陆架区的全日和半日非相干内潮动能要大于陆坡区的全日和半日非相干内潮动能。     

南海北部陆架区内孤立波向岸传播过程研究

南海北部是全球海洋中内孤立波最强和最为活跃的海域。然而,内孤立波在传入陆架区后,其形态发生显著变化,其传播演变过程表现出高度的复杂性。本研究综合卫星图像和数值模式手段研究了内孤立波在向岸传播过程中的空间变化特征。可见光卫星图像研究结果显示,南海北部陆架区存在三种形态的内孤立波,分别为第一模态下凹型内孤立波、第一模态上凸型内孤立波和第二模态内孤立波。受水深和层结变化的控制,它们的分布区域显著不同。基于MITgcm的数值模拟研究表明,上凸型内孤立波由第一模态下凹内孤立波经过极性转换过程发展而来,而第二模态内孤立波由第一模态下凹内孤立波与急剧变浅地形相互作用而产生。     

南海北部陆架陆坡区海流观测研究

针对2006-2009年期间,南海北部陆架陆坡区3个站ADCP海流连续观测资料,采用功率谱分析、潮流调和分析方法,重点分析了陆架陆坡区100 m,200 m和1 200 m水深海域海流的垂向结构,探讨了环流的季节变化和空间分布特征,特别讨论了南海暖流和北陆坡流的时空变化特征。结果表明,陆架陆坡区潮流类型属于不规则日潮,深水站点中层表现为正规全日潮类型,垂向为"三层结构",甚至更加复杂。O₁,K₁,M₂,S₂等分潮总体上为顺时针旋转,在深水站点,基本表现为西北－东南走向的往复流形态。从能量角度看,表层和底层海流中,潮流所占份额较大,分别占30%~40%和40%~50%,中层较小,约为20%。对东沙群岛西南陆架陆坡区环流,观测计算结果证实了西向强流的存在,且垂向结构具有显著的季节变化,在200 m水深处没有明显的南海暖流,只是10~30 m以上层次存在逆风海流。海南岛以东海域连续15个月表层环流的结果表明,冬季明显受到南海暖流的影响,存在东北向的逆风海流,夏秋季的环流表现为西南向,流速较强,夏季也存在逆风情况,造成上述情形的原因可能是该地南海暖流的流轴具有季节性变化——冬季偏南,夏季偏北。     

南海东北部内潮数值研究

导出二维三层（准三维）潮流与起伏地形相互作用而产生内潮波的非线性数学模型，并分别以Ｍ２分潮，Ｋ１分潮为策动潮波，数值求解南海东北部大陆斜坡对策动潮波的响应。结果表明：台湾浅滩南面斜坡对Ｍ２分潮响应最为强烈，东沙群岛东面斜皮次之，其余海域无显著响应；对Ｋ１分潮的响应则以一统暗沙东南面斜坡最甚，其次为东沙群岛东南的斜坡，其余海域响应微弱。     

南海北部东沙岛附近的内潮和余流特征

采用东沙岛附近的一个长达9个月的锚定潜标的观测资料对南海北部的正压潮、内潮和余流情况进行了分析,得到了当地正压潮和内潮的特征。此处正压潮流以全日潮为主,秋、冬季相对较大,春季相对较小;正压余流受海盆尺度环流和地形的限制,在潜标观测期间的秋、冬、春三季基本以偏西向的正压流为主。内潮同正压潮一样,也以全日分潮为主,潮流椭圆随水深发生旋转,在110—120m附近存在内潮非常弱的一层。斜压余流在2009年2—3月比较异常,这是由于在此其间有一个中尺度涡经过。对此潜标数据采用经验正交函数分解的方法进行分析,发现海流的各个主要EOF模态与内波的垂向模态结构有一定的关联。     

1998年南海北部20天定点连续观测的内潮分析（英文）

对1998年6月南海北部20天的海流和温度定点连续观测资料进行分析,得到该海域内潮的特征及其能量分布。分析结果显示内潮的主要成分为O1,K1,M2与S2分量,其中全日内潮（O1与K1）的能量占主要部分。在观测期间,此四个分量的海流失量均为顺时针旋转,其潮流椭圆半长轴的最大值超过14cm/s。海水温度的变化显示出内潮存在准日周期振动,平均垂向振幅达到50m。观测到的内潮携带高能量且其活动存在不连续性,在观测范围内,全日内潮的动能及势能密度的最大值分别达到2kJ/m^2及3.5kJ/m^2,半日内潮的动能及势能密度的最大值分别达到1kJ/m^2及1.5kJ/m^2。     

南海东沙岛西南大陆坡内潮特征

2008年4月-10月,在南海东沙岛西南大陆坡底部布放了1套全剖面锚系,同时沿大陆坡底部布放了3套近底锚系,应用谱分析和调和分析方法分析温度和海流连续观测资料,进而研究该海域的内潮特征.结果表明,东沙岛西南大陆坡存在强内潮现象,大陆坡底部温度变化受到内潮波的影响,上层海洋存在强日潮周期的内潮波振动;正压潮和斜压潮均以O...     

南海东北部内潮的模态结构和传播

The evolution of energy, energy flux and modal structure of the internal tides(ITs) in the northeastern South China Sea is examined using the measurements at two moorings along a cross-slope section from the deep continental slope to the shallow continental shelf. The energy of both diurnal and semidiurnal ITs clearly shows a～14-day spring-neap cycle, but their phases lag that of barotropic tides, indicating that ITs are not generated on the continental slope. Observations of internal tidal energy flux suggest that they may be generated at the Luzon Strait and propagate west-northwest to the continental slope in the northwestern SCS. Because the continental slope is critical-supercritical with respect to diurnal ITs, about 4.6 kJ/m~2 of the incident energy and 8.7 kW/m of energy flux of diurnal ITs are reduced from the continental slope to the continental shelf. In contrast, the semidiurnal internal tides enter the shelf because of the sub-critical topography with respect to semidiurnal ITs.From the continental slope to the shelf, the vertical structure of diurnal ITs shows significant variation, with dominant Mode 1 on the deep slope and dominant higher modes on the shelf. On the contrary, the vertical structure of the semidiurnal ITs is stable, with dominant Mode 1.     

南海西边界ADCP观测海流的垂直结构

采用多种数据处理方法,分析了南海西南陆架西边界处定点连续观测站上的海流记录。正压潮流的调和分析结果表明该海域以日周期潮流为主,潮流椭圆随深度旋转。去潮后流速垂直结构的奇异值分解(SVD)证实观测点的流速结构存在不同的垂向模态,第一模态对应平均流的变化部分,第二模态含有倾向性变化部分,双日周期变化在各个模态中均较明显。对各观测层流速进行小波分析,进一步发现观测流的频率构成具有垂向变频和同一层次频率漂移的特征。     

南海北部春季海流的垂向变化

对南海北部一连续观测站的春季海流资料进行功率谱分析,潮流调和分析及统计分析,得到了南海北部春季海流垂向结构的基本特征为：（１）实测平均海流偏Ｗ向流动并随深度的增加稍作逆时针方向偏转,平均流速随深度的增加而减小,实测海流的日周期明显,在垂向上,近底层（３００ｍ）的功率谱峰值明显比其它水层的大,表明该层海流包含的日周期波动最强;（２）海区的日潮流相当强,其最大流速（Ｋｋ１＋Ｗｏ１）在近底层最大;日潮流     

内潮耗散与自吸-负荷潮对南海潮波影响的数值研究

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。     

南海北部不同涡旋对内潮的影响

南海北部吕宋海峡是内潮最为活跃的区域之一,且涡旋种类繁多,不同特性的涡旋对内潮的影响不同。基于近岸与区域海洋共同模式(coastal and regional ocean community model,CROCO),模拟探究理想涡旋存在时,涡旋位置、极性、峰值流速和半径对内潮的影响。结果表明:涡旋位置是影响内潮的直接因素,位于涡旋区域内的内潮是主要影响对象,涡旋中心以西内潮方向变化的角度是以东的3倍。气旋涡和反气旋涡分别使潮能通量的方向向南和向北偏转,最大偏转角度超过12°,当涡旋所致背景流与内潮传播方向一致时,内潮群速度增强,反之减弱。涡旋对内潮的影响范围和幅度随着涡旋的半径和峰值流速的增大而变大。当涡旋峰值速度变大时,反气旋涡心以北的潮能通量增长量超过15 kW/m。当涡旋半径增大时,涡旋峰值速度的位置发生变化,涡旋的峰值流速和半径共同影响潮能通量水平分布结构,使其呈现纬向单峰或多峰结构。     

南海北部内孤立波数学模型

在二层内潮数学模型的基础上,考虑非静力平衡扰动压力的影响,导出潮频内孤立波产生、传播的数学模型。该模型不受小地形假设的限制,并适用于南海。应用该模型能解释说明产生以下现象的物理机制：潮流流过巴坦-萨布坦海脊时,在一定海洋环境条件下,通过潮流与起伏的底地形相互作用可激发产生潮频内孤立波,并西传至东沙群岛附近的海域。     

南海北部外陆架和上陆坡海底滑坡稳定性研究

海洋工程地质调查发现，在南海北部外陆架和上陆坡海底，有大片滑坡，其水深范围约在１８０－６５０ｍ之间，它们沿着陆架外缘坡折处呈北东－南西方向分布，其具体位置往往与古三角洲前缘的海底陡坎及古海岸线位置密切相关，大量浅层地震，旁侧声纳，底质取样分析和土体力学理论计算表明，本区滑坡主要是由于地形坡度，沉积物特性，土体自身重力，它们是区内海底很不稳定的地带，是一种重要的地灾害因素，在海洋工程地质设计和实施时     

南海东北部内潮数值研究

导出二维三层（准三维）潮流与起伏地形相互作用而产生内潮波的非线性数学模型，并分别以Ｍ２分潮、Ｋ１分潮为策动期波，数值求解南海东北部大陆斜坡对策动潮波的响应。结果表明：台湾浅滩南面斜坡对Ｍ２分潮响应最为强烈，东沙群岛东面斜坡次之，其余海域无显著响应；对Ｋ１分潮的响应则以一统暗沙东南面斜坡最甚，其次为东沙群岛东南的斜坡，其余海域响应微弱。     

南海北部大陆坡区的突发性强流

应用声学多普勒流速剖面仪的定点观测资料 ,分析南海北部东沙群岛西南大陆坡区孤立内波引起的突发性强流。本次观测到的这些强流主要特征为 :( 1 )在 0— 1 50m的观测深度层内 ,流向主要以向岸方向为主 ,每一峰值持续时间约为 1 0— 2 5min。 ( 2 )在大潮期间 ,强流事件出现的次数较多 ,且强度大 ;在小潮期则反之。 ( 3)最强的突发性海流发生于斜压内潮强盛期 ,比天文大潮落后 4— 5d。 ( 4 )突发性强流事件既可呈现多峰型 ,也可呈单峰型。     

南海南部大陆架的残留沉积

研究了南海南部大陆架的残留沉积物的粒度、石英砂表面结构特征、生物分布等，并指出残留沉积普遍遭受改造。按其早期的形成环境差异和改造作用不同，划分出加里曼丹－巴拉望残留沉积区和亚南巴斯－纳土纳残留沉积区。     

基于遥感图像的南海北部内孤立波及相互作用研究

本文通过对卫星遥感图像中的内孤立波及相互作用现象进行统计分析,讨论了南海北部内孤立波及相互作用现象的时空分布特征,验证了利用卫星遥感图像反演内孤立波振幅和传播速度以及研究内波相互作用现象的可行性。统计结果表明,南海北部的内孤立波主要集中在东沙群岛以及海南岛南部,内波相互作用主要集中在东沙岛西北部以及海南岛南部。本文对此给出解释:内波传播至东沙岛附近发生绕射,绕射的内波分裂成两列后以不同的传播方向继续向西传播,相遇并发生相互作用;内波在海南岛浅滩处发生反射,与后续传来的内波发生相互作用。同时,本文利用Korteweg-de Vries (KdV)方程和Benjamin-One(BO)方程,结合观测数据,对内波振幅和传播速度进行了反演实验。反演所得的内波振幅和传播速度与南海北部实际内波振幅和传播速度相近。     

南海北部陆架区表层沉积物中重金属分布和污染状况

南海北部陆架区29个调查站的表层沉积物样品中,重金属含量较低,明显低于沿岸污染海域。站间重金属含量差异与沉积物类型有关,一般在海南岛东部海域含粘土的粉砂中较高,在台湾浅滩或粤东远岸海域粗砂中较低,在珠江口外海域的粉砂内居中。全部测站的Cd和70％测站的Pb,其含量超过页岩中的平均含最。Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和总Cr的含量(mg·kg-1,干重)分别为3.8-18.5(平均9.0)、15.11-36.1(平均23.0)、21.5-73.9(平均4 6.9)、0.39-1.26(平均0.79)、7.8-26.1(平均16.3)、6.8-67.4(平均25.5),两两间的正相关显著(Pb-Cr除外),还分别与Fe或Mn含量显著正相关(p<0.01),显示它们的来源相同或很相似。