南海夏季环流机制的数值试验研究

用一个三维、自由表面、斜压海洋模式，通过数值试验的方法对南海夏季的环流特征及其形成机制进行探讨。结果表明，产生南海南部反气旋式环流的主要机制是西南季风的驱动，斜压效应起到了增强环流强度的作用；海底地形和黑潮的强迫是形成“南海暖流”和台湾海峡中东北向流的主要原因，而斜压效应和海底地形是形成夏季“南海暖流”右侧偏西向流的主要原因；南海北部的气旋式涡旋是在黑潮、海底地形和斜压效应等因素共同作用下形成的。     

渤海夏季环流的高分辨率海浪-潮汐-环流耦合模式研究

The Bohai Sea is a shallow semi-enclosed inner sea with an average depth of 18 m and is located at the west of the northern Yellow Sea. The climatological circulation pattern in summer of the Bohai Sea is studied by using a wave-tide-circulation coupled model. The simulated temperature and the circulation agree with the observation well. The result shows that the circulation pattern of the Bohai Sea is jointly influenced by the tidal residual current, wind and baroclinic current. There exists an obvious density current along the temperature front from the west part of the Liaodong Bay to the offshore area of the Huanghe Estuary. In the Liaodong Bay there exists a clockwise gyre in the area north to the 40°N. While in the area south to the 40°N the circulation shows a two-gyre structure, the flow from the offshore area of the Huanghe Estuary to the Liaodong Bay splits into two branches in the area between 39°N and 40°N. The west branch turns into north-west and forms an anti-clockwise gyre with the south-westward density current off the west of the Liaodong Bay. The east branch turns to the east and forms a clockwise gyre with the flow along the east coast of the Liaodong Bay. The forming mechanism of the circulation is also discussed in this paper.     

夏季黄河入海径流对黄河口及附近海域环流影响的数值研究

基于区域海洋模式ROMS,建立了一个三维非线性斜压浅海模式,考虑了包括径流、风场、海面热交换以及黄渤海环流等因素,研究了夏季8月份黄河入海径流量对黄河口及附近海域环流结构的影响。数值实验较好地佐证了黄河冲淡水的"北偏"现象,并很好的体现了冲淡水对河口附近海域环流结构的影响。数值研究表明:黄河入海径流量对河口附近海域环流结构有显著影响,径流越大冲淡水向北-西北方向偏转越明显,同时流轴中心余流流速也显著增大;莱州湾顺时针环流受黄河入海径流影响显著,径流量越大越不利于该环流的发育和维持,而径流量越小环流越稳定;径流量越大导致河口附近海域表层余流加大,余流垂向梯度得到加强,底部补偿流增强,河口垂向环流越明显。     

南海东北部及台湾海峡环流机制的数值研究

利用１个正压的数值模式研究风应力、黑潮对南海东北及台湾海峡环流的影响。结果为：（１）以风应力为驱动机制时其流态特别是在台湾海峡的流动具有季节性，但未反映南海黑潮分支的存在，在冬季也未见有南海暖流出现，但在东沙群岛附近海域终年存在着１个气旋涡；（２）以黑潮为驱同制时，黑潮通过巴士海峡侵入南海海域，并导致东沙群岛附近气旋性涡旋的形成，另外，模式体现黑潮东海分支，南海暖流及台湾暖流的存在，并表明广东沿岸     

夏季南海上层环流动力机制的数值研究

通过利用一个分区性的正压-斜压衔接模式来探讨夏季南海的上层环流特征及其动力机制,结果表明:夏季期间,由于风生环流的不稳定性促使在东沙群岛附近的气旋涡的强度及位置发生变化,并间接导致黑潮侵入南海北部的程度变化以及气旋涡南侧的反气旋式环流、西沙群岛西南侧的气旋涡的强度和范围出现波动现象;在南海南部的北向西边界流由于离岸的西南季风所驱动在中南半岛中部沿岸脱离岸线往东北方向的流动,导致沿岸的水体大量流失而在沿岸形成一支南向补偿流并在西沙群岛西南侧诱生一气旋涡,而上述的离岸西边界流则作顺时针方向流动,从而在南海南部形成反气旋式大环流;在南沙海槽附近出现的局地气旋涡和万安滩附近的气旋涡分别受β效应、底形效应的作用而形成.     

1998年夏季南海环流的三维结构

利用1998年6月12日至7月6日南海的调查资料,采用三维海流诊断模式,计算了夏季南海三维海流,结合卫星海表面高度距平资料,得到结果如下:(1)南海北部,在吕宋岛以西海域和东沙群岛附近海域,分别存在一个反气旋式涡和东沙群岛西南的气旋式涡.(2)南海中部,越南以东海域出现由暖涡W3和冷涡C3组成的一个准偶极子.在冷涡C3和暖涡W3以北分别存在一个暖涡W2和冷涡C2.(3)在越南近岸存在较强的、北向的西边界射流,此北向射流在14°N附近离岸转为东,并流入两涡W3和C3之间.(4)南海南部,在巴拉望岛的西南海域,100m以浅水层存在反气旋式涡,而在其较深水层,此处变为气旋式涡.(5)南海环流的动力机制有两个:最重要的动力因子为斜压场与地形相互作用项,其次为风应力与地形相互作用项.(6)讨论了夏季南海环流垂向速度w分布,例如在30m层,Ekman抽吸对垂向速度w分布起着重要作用.(7)与2000年夏季南海环流的比较,1998年夏季计算海域涡旋W3,C3,C2等的位置变化并不大.     

巴伦支海海冰异常对初夏大气环流和东亚天气影响的数值研究

本文利用在ＮＣＡＲ气候模式ＣＣＭ１（Ｒ１５Ｌ１２）基础上改变为用于长期数值预报的ＣＣＭ１（Ｒ１５Ｌ７），以１９９１年５月２日１２时（ＧＭＴ）国家气象中心客观分析资料为初始场，分别以巴伦支海附近海域不同的海冰边界作为下垫面极冰条件，进行了相应相应的月长期数值预报试验。以研究该海区海冰对大气环流特别是东亚天气的影响。试验〈Ａ〉以接近于９１年５月平均冰边界作为极冰边界条件，试验〈Ｂ〉和试验〈Ｃ〉分别对应     

黄海冷水团夏季叶绿素垂向分布结构的影响机制

通过求解海冷水团叶绿素一维模式控制方程，首次对风搅拌混合、潮混合和光衰减强度的影响机制进行了解析研究。结果表明，湍流湿合过程和光的衰减强度对叶绿素夏季垂向分布结构具有重要影响。增强海面风搅拌合作用的结果，导致叶绿素表层分布趋于均匀；增强潮温合，导致叶绿素最大值增加，最大值的位置向海面抬升；减少光的衰减强度，导致叶绿素最大值增加，最大值的位置下沉。     

南海风生正压环流动力机制的数值研究

利用ECOM si模式 ,1 0′× 1 0′水平分辨率 ,垂向 2 0个σ层 ,由H/R( 1 983)气候学月平均风应力场和开边界流量驱动 ,模拟了南海风生环流的季节变化 ,并针对南海冬夏季风生正压环流的动力机制进行了数值实验。实验中考虑以下动力因子对南海冬夏季环流的影响 :1 )开边界入流和出流 ;2 )风应力旋度 ;3)地形 ;4)惯性效应 ;5 ) β效应。数值实验表明 ,通过开边界进入南海的流量与风应力在南海内部引起的流量量值相当 ,特别是冬季两者对北部陆坡边界流和南海西边界流均有重要贡献 ;冬季南海海盆尺度气旋式流圈主要是由风应力旋度引起的 ,但平均风应力可以加强卡里马塔海峡的出流 ,而北部反气旋风应力旋度可引起南海暖流 ;陆坡地形使得海盆尺度冬季气旋式流圈中心限制在深海区 ,南海北部陆架的存在大大削弱了南海暖流的强度 ;惯性效应对南海环流的整体结构无明显影响 ,但使得黑潮入侵和台湾西南的流套变弱 ;深海海盆环流中 β项是与风应力旋度平衡的基本项 ,且 β效应对环流的西向强化和吕宋海峡入侵作用至关重要     

河口区斜压梯度对余水位的累积影响及其机制探讨

余水位（即潮平均水位）是河口区径潮相互作用的典型结果,研究其形成演变机制对探讨河口区的水资源高效开发利用具有重要科学意义。本文基于不同径潮边界条件下的三维斜压水动力数值模拟及切比雪夫机制分解,初步探讨了概化地形条件下斜压梯度对余水位沿程变化的影响。数值模拟结果表明:河口区余水位的沿程变化明显受径流量、潮波振幅、辐聚地形及斜压梯度等因素的共同影响,斜压梯度对余水位的影响是一种累积效应且影响区域集中在回水区,同时其影响强度具有明显的大小潮变化、洪枯季变化。利用数值模型提供的水位及流速场信息,通过切比雪夫分解非线性摩擦项分离出控制余水位变化的3个主要因素,即径流、潮流和径潮相互作用因子,并与斜压梯度产生的余水位进行对比分析,结果表明:回水区域余水位主要以径潮相互作用因子为主导;斜压梯度对余水位影响主要体现在小潮期间,有可能成为影响余水位变化的主控因子。     

Numerical study on the summer circulation of the upper South China Sea and its establishment

A coupled single-layer/two-layer model is employed to study the South China Sea (SCS) upper circulation and its response before and after the onset of summer monsoon. It is found that, in summer, due to the β effect and the first baroclinic mode of the wind-driven current, a northward western boundary jet current is formed along the Indo-China Peninsula coast, and it leaves the coast at about 13° N and diffuses towards northeast; next to the Indo-China Peninsula, a large anticyclonic     

Numerical study on residual current and its impact on mass transport in the Hangzhou Bay and the Changjiang Estuary I. A3-D joint model of the Hangzhou Bay and the Changjiang Estuary

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｓｉｄｕａｌｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｍａｓｓｔｒａｎｓｐｏｒｔａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｃｏａｓｔａｌｅｎ ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.Ａｌｔｈｏｕｇｈｌｏｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅｏｎｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｍａｓｓｔｒａｎｓ ｐｏｒｔｉｎｔｈｅＨａｎｇｚｈｏｕＢａｙａｎｄｔｈｅＣｈａｎｇｊｉａｎｇＥｓｔｕａｒｙ (Ｃａｏ ,1 989;ＣａｏａｎｄＦａｎｇ ,1 986 ;Ｃｈｅｎｅｔａｌ.,1 992 ;ＨｕａｎｄＨ…     

Numerical study on residual current and its impact on mass transport in the Hangzhou Bay and the Changjiang Estuary Ⅰ.A3-D joint model of the Hangzhou Bay and the Changjiang Estuary

A 3-D numerical model is set up in a large domain covering the Hang zhou Bay and the Changjiang Estuary based on the ECOM model in orthogonal curvilinear coordinates.The numerical schemes for baroclinic pressure gradient (BPG) terms and convective terms are improved in the paper according to the characteristics of velocity field and mass transport in the area.The model is validated by the simulations of residual current and salinity transport in the Hangzhou Bay and the Changjiang Estuary.     

莱州湾和牟平近海夏季小型底栖生物群落组成及环境状况分析

为探究莱州湾和牟平近海小型底栖生物群落组成及影响因子,作者于2016年7月在这两个海域采集了沉积物样品,并结合沉积环境因子进行了小型底栖生物群落组成分析。结果表明,在莱州湾和牟平近海各仅检获了7个小型底栖生物类群,且莱州湾的小型底栖生物平均丰度和生物量均明显低于牟平近岸海域。莱州湾线虫和桡足类平均丰度分别占小型底栖生物的91.9%和6.3%,牟平近海分别占92.1%和4.2%。对两个海域小型底栖生物群落组成与环境因子进行Pearson相关性分析,结果显示:小型底栖生物丰度与底层水溶解氧含量呈显著正相关;表层小型底栖生物丰度比与沉积物中叶绿素a含量、脱镁叶绿素含量、沉积物有机质含量以及水深呈显著正相关,与中值粒径和底层水温度呈显著负相关。本研究显示,基于不同沉积物类型中的参考比值,线虫和桡足类丰度比值(N/C)可用于莱州湾和牟平近海沉积环境有机污染状况的评估。研究还发现,牟平海域的小型底栖生物丰度和生物量呈现由近岸向外海增加的异常趋势,且小型底栖生物的数量和类群多样性较十年前显著降低,显示沉积环境受到了明显干扰。     

Distribution of suspended particulate matter in the northern Bohai Bay in summer and its relation with thermocline

Field observations of suspended particulate matter (SPM) in the Bohai Bay, China have not been widely reported. The aim of this paper is to describe the horizontal and vertical distribution of mass and volume concentrations of SPM, respectively, based on observed data at 312 stations in the northern Bohai Bay during summer of 2006. A numerical model ECOMSED coupled with a sediment transport module was also established to further discuss the mechanism of the thermocline effect on the vertical distribution of SPM. The mass concentrations of SPM exhibited high inshore values and low offshore values in the horizontal distribution; while in the vertical direction, characteristics of the volume concentration of SPM can be divided into two types: one with a sharp peak at depth of 10–15 m and another without. The peak value at the depth of the thermocline was resulted from concentrated phytoplankton. A numerical experiment further displayed that the thermocline can also prevent particles from being resuspended upward.     

莱州湾游泳动物群落结构研究

本文根据2010和2011年春季（5月）、夏季（8月）、秋季（10月）和冬季（12月）进行的8航次调查数据，研究了莱州湾游泳动物群落格局及其与环境因子关系。结果显示，调查共捕获游泳动物85种，2011年生物量略高于2010年；生物量季节间差别较大，各季节生物量排序为夏季、秋季、冬季和春季；不同年间相同季节生物量差异多不显著（秋季除外）；除2010年春季外，其余季节均为鱼类生物量最高，甲壳类次之，头足类最低；从全年调查平均值来看，莱州湾西侧游泳动物生物量（60.2 kg/h）明显高于东侧（33.4 kg/h）。根据8航次31个主要种类生物量聚类分析，莱州湾20调查站位可划分为4组：组I由位于调查海域东南的3个站位组成，组II由位于调查海域东部及中部的8个站位组成，组III由调查海域西北部（黄河口南侧）的3个站位组成，组IV由西部6个站位组成。组I浮游植物丰度、浮游动物生物量、游泳动物生物量和游泳动物多样性指数在各组中均最低，而底栖动物生物量最高；组III和组IV的浮游植物丰度、浮游动物生物量以及游泳动物生物量高于组I和组II。ANOSIM分析表明，各聚类组间群落结构虽有不同，但差异并不显著。DCCA分析表明，温度、盐度、底栖动物生物量以及浮游植物丰度是影响游泳动物群落的重要因子。研究表明，目前莱州湾游泳动物群落总生物量处于较低水平，特别是春季生物量下降尤为严重；生物量的季节分布发生了较大的改变，春季生物量极低，夏季生物量相对较高；底层鱼类比例下降的趋势有所逆转，头足类比例明显增加。莱州湾游泳动物群落格局异质性较低，可能与莱州湾生境异质性低以及人类剧烈干扰密切相关。     

Numerical study of the summer temperature decrease induced by the enhancement of estuarine circulation in Fukuoka Bay

The Princeton Ocean Model with realistic bottom topography has been used to investigate the summer temperature decrease in the past 25 years in Fukuoka Bay. The vertical mixing of the model is expressed by a scheme that effectively includes the influences of interannual variations of tidal currents and wind. The results show that the historical temperature decrease in summer has been caused by tidal currents and wind weakening in the past 25 years in Fukuoka Bay. The weakening of tidal currents and wind gives rise to weakening of the vertical mixing, and to enhancement of the estuarine circulation in the bay. The enhancement of the estuarine circulation activates the inflow of open-ocean water toward Fukuoka Bay. Coastal water in summer has therefore tended to be colder and more saline in the past 25 years. This interannual variation in coastal waters is called “open-oceanization” in this study. On the basis of the numerical model, it is anticipated that the temperature will decrease by 0.2°C in the next 25 years in Fukuoka Bay if the tide and wind weaken persistently as in the present bay.