渤海主要分潮的模拟及地形演变对潮波影响的数值研究

基于FVCOM数值模式,利用1972年和2002年水深岸线数据,分别对渤海主要潮波系统进行模拟,研究了水深岸线变化对渤海主要分潮的影响。结果表明渤海地形演变会引起各分潮无潮点位置移动和振幅的改变,其中M2、S2分潮黄河口附近无潮点位置向东北方向迁移20km以上,且渤海湾湾顶振幅减弱,莱州湾内振幅增强;K1、O1分潮位于渤海海峡附近的无潮点亦向东北方向偏移,移动距离为10km左右,且渤海湾湾顶振幅明显减弱。在此基础上,本文通过敏感性数值实验,对导致黄河口外M2分潮无潮点位置移动的主要因素进行了初步分析。结果显示,在岸线不变的情况下,水深变化导致无潮点向东北方向迁移;而岸线变化导致无潮点向东南方向迁移。     

考虑底摩擦与岛屿影响的渤海潮波计算──渤海潮波计算中对不同形式的方程、底摩擦及岛屿处理之比较

采用二维非线性或线性潮波微分方程和三种不同底摩擦形式，在考虑岛屿或忽略岛屿（线性平滑）两种情况下，分别对渤海单个Ｍ２、Ｓ２、Ｋ１、Ｏ１分潮进行了数值计算。得出了这４个分潮在不同情况下的同期时线和等振幅线图及在部分站位上的调和常数值。计算表明，对渤海Ｍ２、Ｓ２、Ｋ１、Ｏ１单个分潮进行数值计算时，非线性方程中浅水和对流非线性项存在或不存在，对计算结果几乎没有影响，亚网格尺度岛屿对计算结果的影响并不大。用实测资料检验并与已有研究结果比较得出：由于水深过浅，底摩擦形式取非线性比取线性好；忽略尺度比网格尺度小得多的岛屿所得结果更合理，计算也更方便。     

南沙及其西南海域的潮波系统

不同研究者所给出的南沙及其西南海域的同潮图历来有很大差别。为了给出更准确的同潮图，本文采用沿岸和岛屿200多个验潮站的调和常数给出了M2，S2，K1和O1四个主要分潮新的同潮图，同时还探讨了这些分潮之间的关系。研究表明，M2和S2在泰国湾的期波系统很相似，但在卡里马塔海峡和爪哇海差别相当大。M2潮波基本上属于驻波性质，而S2潮波则具有向西传播特征。在某些区域，如望加锡海峡的部分区域，S2的振幅可以超过M2。泰国湾中K1和O1的潮波系统也相类似。在卡里马塔海峡，这两个潮波都向南传播，但在爪哇海，O1潮波继续向东传播而K1潮波则倒过来向西传播。     

渤海东海潮波数值模拟

利用考虑引潮力的非线性球面潮波方程，数值模拟渤黄东海的潮波运动，将计算结果与实测资料作比较。依据所得结果绘制Ｍ２，Ｓ２，Ｋ１，Ｏ１和Ｍ４的同潮图和潮流椭圆，并进行讨论。研究表明，Ｋ１和Ｏ１的同位相线在台湾附近先作顺时针方向旋转然后作逆时针方向旋转，该现象是由于大陆架和大陆坡水深分布和台湾存在的结果。同时也发现最大流速时刻比高潮时刻提前，是摩擦和旋转潮波系统中的驻波成份所引起的。对该海区的非线性潮波     

黄河口的变迁对邻近海区潮波运动影响的数值研究

研究表明,黄河三角洲附近海区的潮汐和潮流分布具有如下显著特征:黄河口外存在M2分潮的无点潮(方国洪,1986)和S2分潮的无潮点(王淑雪等,1987),以及五号桩海区属于规则全日潮区。 关于黄河口外存在M2分潮无潮点的问题,自Ogura(1936)首次提出以来,一直是本区潮汐潮流研究中倍受重视的问題。据方国洪(1986)的统计,迄今为止,反映在黄河口外存在M2分潮无潮点位置的渤海同潮图的文献已有20篇之多(丁文兰,1985;山广林等,1983;方国洪,1986;方国洪等,1985;方国洪等,1986;王淑雪等,1987;刘爱菊等,1980;孙文心等,1981;沈育疆,1980;侍茂崇等,1985;黄祖珂,1991;An,1977;Fang1986 Nishida,1980;Ogura,1936; ?opИc,1958)。从表1可以看出,历年来不同学者给出的黄河口外M2分潮无潮点的位置各不相同,本文作者认为这主要是由于黄河三角洲的变迁造成的。统计表明,在1855年至1984年间,近代黄河三角洲自套尔河口至淄脉沟口的年淤进速率为0.16km,挑河湾至宋春荣沟口为0.16km,而年淤进速率最大的五号桩区(即直接影响黄河口外M2分潮无潮点位置的区域)的年淤进速率达0.3km。海湾中的无潮点是入射的潮波与自湾顶反射的潮波叠加而形成的节点,由于近代黄河三角洲的海岸线不断向海中推进,在黄河尾闾的不同时期,黄河三角洲海岸线的位置便有显著变化,这必然会使无潮点的位置随着时间的推移而发生变化。然而表1中M2无潮点的不同位置并不完全是由于黄河三角洲岸线变化引起的,由于表1中的多数无潮点的位置是数值计算的结果,而不同的人在数值计算中所用的边界条件和底摩擦应力的表达式及其系数又不尽相同,因此必然造成计算结果的差异。这里值得指出的是王淑雪等(1987)的结果,这一结果是根据1985年8-9月在黄河口外几个站进行连续1个月的水位观测资料得出的M2无潮点位置,在此点上,M2分潮振幅仅为0.8cm。当然,由于渤海潮汐中存在着显著的天文一气象分潮(方国洪等,1986),故根据夏天一个月的潮汐资料分析得到调和常数与由长期(如一年)潮汐资料所得到的调和常数是有差别的,由此而得到的无潮点的位置仍会有一定的误差,但应该说,这一结果所给出的无潮点位置对于清水沟流路的单一顺直阶段的黄河三角洲岸线而言,已是最接近实际的了。既然黄河口的变迁是黄河口外M2分潮无潮点位置的变化的主要因子,那么自1855年以来由于黄河口的不断变迁使黄河口外M2分潮无潮点位置产生了怎样的变化?本文将探讨这一问題。至于黄河口外是否有S2分潮无潮点的问题,或者说,黄河口外曾存在过的S2分潮的无潮点现在是否已经消失仍是人们所关心的问题,本文中也将讨论。 实测表明,在M2分潮无潮点附近的验潮站处,潮位的全日潮分量(即K1和O1分潮)作用突然增大,使黄河三角洲沿岸的潮汐性质发生了显著变化,即不规则半日潮→不规则全日潮→规则全日潮→不规则半日潮(表2)。近一百多年来黄河三角洲的变迁对黄河三角洲沿岸各站的潮汐性质的变化究竟产生了什么样的影响也是本文将探讨的内容之一。 本文将利用数值模拟方法,通过考察不同时期黄河三角洲附近海域潮汐、潮流的分布特征,对上述各问题加以探讨,为黄河口的开发提供依据。     

基于FVCOM 的渤海潮波数值模拟

基于有限体积法海洋数值模型(FVCOM),对渤海当前水深岸线状况下的潮汐潮流进行了数值计算。模式采用不规则三角形网格,较好地提高了黄河口处网格分辨率,模拟了渤海海域K1,O1,M2和S2四个主要分潮。利用渤海沿岸19个验潮站的资料对模拟结果进行了验证,K1分潮振幅绝均差2.39 cm,迟角绝均差4.36°,O1分潮振幅绝均差1.40 cm,迟角绝均差4.29°,M2分潮振幅绝均差为3.55 cm,迟角绝均差为5.69°,S2分潮振幅绝均差1.72 cm,迟角绝均差8.86°,结果显示各分潮模拟结果合理,较真实地反映了渤海海域四个分潮传播情况。     

中国海潮波研究的进展

一、研究背景关于我国近海潮波的研究,除了经典的潮汐分析与推算之外,潮波的数值计算和模拟近年取得了很大的发展。尤其是随着计算机的飞速发展,数值计算已经逐渐成为潮波研究中一种常用和经济有效的方法。就目前我国近海潮波数值研究所采取的方法而言,大体可分为两类：边值法和初值法。边值法要求岸界和水侧边界的潮位都给定,其计算效果依赖于边界值的可靠性。在观测站分布稀疏的沿岸确定边界格点上的潮位值所带来的人为偏差,会造成计算区域内部的可现误差（叶安乐,1995）。另外,从物理实质上看,边值法相当于岸界有虚拟潮波传入,…     

一种三维空间非线性潮波的数值模拟（I）——渤海M4和MS4分潮波的试算

Defant在长渠的潮波方程中引入了分潮波的时间因子exp(-iσt)(其中σ为分潮波的园频率，t为时间变量，i=√-1)，从而建立了不含时间变量的分潮波方程，并首先使用了数值解法．电子计算机问世后，Hansenc首先将这一方法推广至二维真实海域——北海，给出了所谓“潮波边值问题”的数值方法。     

改道黄河 保护渤海

以高含沙量著称于世的黄河,在促进华北平原形成的同时,也在蚕食着渤海。仅千年时间,淤埋渤海造陆1万km^2。进入海洋世纪的当今世界,海洋国土更加显得弥足珍贵。渤海是我国唯一的内海,经济、交通和战略意义重大。黄河下游历来游荡于天津、上海之间,现行流路也只有144a的历史。因此,改道黄河,重新引导泥沙输入黄海;既保护渤海,又在不影响领海的前提下,扩大我国国土面积。不失为两利无害的千年万年大计。     

世界大洋潮波特征的比较分析

对TOPEX/Poseidon(以下简称T/P)高度计资料直接分析得到4个主要分潮(M2,K1,S2和O1)的调和常数,并与5个全球大洋潮波模式的模拟结果和138个验潮站观测资料的分析结果进行了系统比较,得出如下结论:在深水大洋,高度计资料直接分析结果与潮波模式模拟结果较一致;模拟出的无潮点的个数和位置也较一致;半日分潮模拟结果比全日分潮要好。5个模式模拟结果之间的差异相对较小,振幅的绝对偏差在1.0 cm左右,迟角的绝对偏差在10(°)左右。在陆架浅海,不同模型结果差异相对较大。高度计资料直接分析结果比模式模拟结果普遍偏小,尤其在陆架浅海更是如此。     

渤黄东海潮波数值模拟

利用考虑引潮力的非线性球面潮波方程，数值模拟渤黄东海的潮波运动，将计算结果与实测资料作比较。依据所得结果绘制M2，S2，K1，O1和M4的同潮图和潮流椭圆，并进行讨论。研究表明，K1和O1的同位相线在台湾附近先作顺时针方向旋转然后作逆时针方向旋转，该现象是由于大陆架和大陆坡水深分布和台湾存在的结果。同时也发现最大流速时刻比高潮时刻提前，是摩擦和旋转潮液系统中的驻波成份所引起的。对该海区的非线性潮波部分的模拟作了首次尝试。可以看出：M4有18个旋转潮波系统，其中6个作顺时针方向旋转，12个作逆时针方向旋转；在江苏南部海岸和杭州湾口的外海区域以及渤海湾和大部分的莱州湾，由M2引起的潮汐余水位为正，而在海区的其余部分这种余水位为负；由M2引起的潮汐余流总体上向南或向东南方向流动。     

渤海西南部海域潮流数值计算

采用二维有限差分解法对渤海西南部海域进行潮流数值模拟,得出M_2分潮的潮波图,椭圆长短轴图,最大流速分布和不同时刻的潮流场图,并根据实测资料对其进行了验证。从而可系统地了解这一海区M_2分潮的潮波系统及逐时潮流场等海洋要素的分布情况。     

渤海东部晚第四纪环境演变及潮流沙席沉积

通过对渤海东部CD5孔岩性、生物以及年代学的地层分析,晚第四纪以来划分出2个陆相和2个海相层,两次海侵的时间段分别为39-22和9kaBP至今。CD5钻孔附近渤海潮流三角洲大约在3600-2400aBP以来开始快速沉积,形成了4.8m厚的潮流沙席,结合渤海中东部10多个钻孔资料,总结了潮流沙席的环境演变过程,自全新世海侵以来可以大致分为9~8、8~3.6~2.4、3.6~2.4kaBP以来3个阶段,而目前正处于相对稳定状态。     

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。     

潮流场对渤、黄、东海陆架底质分布的控制作用

运用二维潮流数学模型，模拟了渤、黄、东海陆架的M2潮汐、潮流。结果表明，渤、黄、东海陆架的潮流有强弱之分以及往复流和旋转汉之别。在此基础上，计算了8种粒径沙的湖平均悬移输沙率、潮平均推移输沙以及相应的输沙率散度。根据输沙率散度的正负，划分了海底冲刷区与淤积区。根据不同粒径泥沙输沙率散度的相对大小，确定出海底的主要底质类型为砂质沉积、粉砂质泥沉积和以粉砂为主的混合沉积。计算结果表明，海底3种主要底负类型的分布格局与海底的冲淤格局以及与输沙率矢量的发散和聚合状况基本一致。在渤、黄、东海陆架，沙脊主要在强往复流区形成，沙席主要在强或较强的旋转流区形成，泥质沉积主要在弱潮流区形成。砂质沉积、泥质沉积以及混合沉积这3种主要底质类型并非孤立存在，而是受渤、黄、东海陆架潮流场控制而形成的一个完整的潮流沉积体系。渤、黄、东海陆架的砂质沉积与泥质沉积并非残留沉积，而是潮流沉积。在没有冷涡的情况下，黄、东海陆架的典型泥质沉积在弱潮流环境中同样可以形成，因此，认为冷涡并非黄、东海陆架典型泥质沉积形成的必要条件。     

渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据80年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正是上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的贡献。     

渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据８０年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正在上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的     

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。     

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。     

渤海海域油气藏分类方案及分布规律

渤海已发现的油气藏类型丰富多样,构造油气藏占较大比例,根据圈闭形成机理,将渤海海域油气藏划分为披覆背斜、挤压背斜等9种类型。渤海海域油气分布规律较为明显,平面上约78%的油气储量分布在凸起或低凸起上,而在纵向上约有61%的油气储量分布在新近系馆陶组和明化镇组,因此,近期凸起或低凸起仍是精细勘探的主要目标,同时不断开拓新领域、新层系也是必然趋势。