海平面上升对海岸潮差响应的理论解析

应用海湾和半封闭矩形海域改进的Taylor问题的解研究海平面上升对M2分潮旋转潮波系统及沿岸潮差的变化.将南黄海概化为一等深矩形海域,初步研究在海平面上升3 m和5 m条件下该海域旋转潮波系统的演化趋势,继而分析沿岸潮差变化特征.初步分析研究表明:随着海平面上升,该海域M2分潮的无潮点有向东南方向偏移的趋势,受此影响,沿岸潮差呈现不同的变化特征,靠近无潮点的左侧及湾顶海岸变化明显,而远离无潮点的右侧及湾顶海岸则变化不大.     

江苏沿岸的潮汐运动 Ⅰ.潮汐运动的特征

一、引言江苏沿岸以其岸线多变和独特的辐射状沙洲而著称于世。对于形成该海域独有的地貌形态的动力机制,比较一致认为:苏北沿岸独有的潮波系统所形成独特的潮汐运动是塑造这一辐射状沙洲的主要营造力。对于苏北沿岸的潮汐运动,我们曾根据实测资料作过初步分析。以后,又应用边值方法模拟过该海域主要分潮的潮运动。但是,鉴于当时的情况,模拟结果,尤其是潮流部分,未经实测资料校核。文献[3]在模拟黄海M_2分潮时,也重点探讨过该海域潮运动特征。但因使用较为粗的网格,所以难以反映江苏沿岸的地貌特征。为了更深刻认识该海域潮汐运动的特征,以进一步探讨它与地貌发育的关系。本文采用相对较细的网格尺度,应用有限差分方法模拟了在该海域潮汐运动中起支配作用的M_2分潮。差分格式取于文献[4],将计算结果与实测资料进行了较为详细的比较。结果表明,两者基本符合,尤其是潮流的计算结果更是令人满意。     

渤、黄、东海8个主要分潮的数值模拟研究

应用MIKE数值模拟软件,采用无结构三角形网格,建立一套计算区域包括整个渤海、黄海、东海以及东海大陆架和琉球群岛的高分辨率数值模型,考虑了实际水深和岸线,外海开边界采用西北太平洋大模型结果的潮位提供,模拟了东中国海潮波的波动过程,对潮波垂直运动过程进行调和分析,得到了渤海、黄海、东海的M2,S2,K1,O1以及N2,K2,P1,Q1八个主要分潮的传播和分布特征。利用中国沿海14个潮位站的调和常数对模型结果进行了验证,验证结果显示模型较为准确可靠。研究结果表明:4个主要半日潮(全日潮)在渤、黄、东海的传播情形基本相似,即潮波在渤海、黄海、东海沿岸的传播性质上类似沿岸开尔文波的传播形态,并且成功再现了计算海域的4个半日分潮无潮点和2个全日分潮无潮点。全日潮振幅各无潮点附近振幅最小,而海湾的波腹区振幅最大,东海潮差呈现近岸方向振幅大、离岸方向振幅小,浙闽沿海振幅也较大,黄海振幅相对较小,渤海振幅在辽东湾和渤海湾顶最大,两个无潮点周边振幅较小。     

旋转球体上二维水体长波的一个典型驻波问题

通过分析等深矩形海湾里的潮波运动,研究了旋转球体（地球）上二维水体长波的一个典型驻波问题。分析对比该二维驻波和一维驻波,可以看出前者的图形比后者要复杂得多,但其规律性却是十分明显的;其中最主要的特征是空间上相间配置的无潮点和圆流点。由矩形海湾里潮波能量传播的分析可知,判断该二维驻波的运动学特征,主要应从波动的宏观结构着眼,而不是像一维的那样判断有无能量的传播。文章着重从理论上进行分析,但是在实际海洋中不乏这种潮波运动的广泛例证。     

大亚湾和大鹏湾两个相邻海湾潮波浅水变形的异同分析

利用实测资料分析重构了大亚湾和大鹏湾潮汐水位“双峰”现象,确定了浅水分潮的异常增长是潮位“双峰”现象的主要成因,其中四分之一日分潮和六分之一日分潮起着至关重要的作用。通过SCHISM模型构建大亚湾和大鹏湾附近海域高分辨率水动力模型,模拟结果表明近岸海域,在大亚湾以东,潮汐类型为不规则全日潮,以西为不规则半日潮,在两个海湾内均为不规则半日潮;研究海域的潮流均表现为不规则半日潮流。四分之一日分潮和六分之一日分潮在大亚湾和大鹏湾的不同变形过程是造成两个相邻海湾水文差异的直接原因。通过构建不同底摩擦强度、消除水底地形以及改变海湾水深的数值实验研究表明,分潮传播方向与水深变浅方向是否一致,是导致两个海湾潮波浅水变形不同的根本原因。     

象山港潮波响应和变形研究 Ⅲ.潮滩位置和平流效应对M4分潮的作用

通过半封闭矩形理想海湾的潮波运动数值模拟,分析了潮滩及平流效应对M₄分潮的生成和增长的影响.结果说明潮滩的作用不但依赖本身的规模和湾内潮波非线性的强弱,而且与潮滩在湾内所处位置关系很大.在存在M₄分潮共振的海湾中,平流效应可以抑制共振对M₄分潮的放大作用.     

河北省海岸带潮汐特征

由渤海海峡进入的潮波,一部分传向辽东湾,一部分传向渤海湾,当这种潮波由外海向沿岸传播的过程中,受地形和地转的影响,形成复杂的潮波运动。而河北省海岸带的潮汐现象,正是这种复杂潮运动在沿岸区域的反映。根据河北省沿岸部分台站实测潮位资料,其中,塘沽二十年的资料(1960—1979),秦皇岛二十年资料(1960—1979),王滩(1980),南堡(1983)实测潮位资料,简述河北省沿岸潮汐特征。     

海湾的潮汐与潮流

1921年,Taylor曾经对海湾的潮汐现象进行过理论研究,所研究的海湾是水深均匀的,并且是由两平行海岸及一条与它们相垂直的海岸所构成的半无限长的水域,在研究工作中还忽略了海水所受到的摩擦作用。虽然如此,Taylor所得到的海湾內的潮波系统图颇能说明某些实际现象。在实际上,海湾中的潮波运动是受到摩擦作用的,这种作用在潮波系统图上表现出最明显之点(这早就为许多海洋学家注意到),就是在北半球无潮点偏向左岸(如果我们面对     

环台湾岛海域半日潮波特征的三维模拟

用1997版POM海洋模式,首次应用于环台湾岛海域的潮波数值研究.得到该海域的半日潮波主要为23°N以南西太平洋传来的胁振潮.影响台湾海峡的半日潮波分别由海峡南北口传入的两支潮波,且北支强于南支.福建沿岸湄州湾-兴化湾为最强潮区,其M₂分潮最大振幅可达240cm.最强潮流区位于澎湖水道,M₂分潮最大潮流达196cm/s.环台湾岛海域潮波潮流水平结构上除海峡北部原有一个圆流点外,还发现另外存在4个新的圆流点.潮流垂直结构上主要为右偏,接近底层处为左偏.     

蓬莱两大潮波接续处的潮汐潮流特性分析

通过对蓬莱沿岸海域多站位潮汐潮流实际观测,研究分析了其东、西两侧潮汐潮流特性。其中,受不同潮波系统控制下的半日分潮影响,蓬莱东、西两侧潮汐有较大差异,而全日分潮虽处同一潮波系统下,但量值较小、作用影响不大;东、西两侧潮流差异相对潮汐较小,半日潮流和全日潮流的变化特性与潮汐对应分潮的变化均不相同。     

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。     

台湾海峡及其邻近海域潮汐数值计算

建立二维潮波模式,模拟了台湾海峡及其邻近海域(18-30°N,110-130°E)八个主要分潮(M2、S2、K1、O1、P1、Q1、K2、N2),并利用中国大陆及环台湾岛20多个潮位站的实测资料进行验证,计算结果与实测值吻合良好.此外,给出了八个主要分潮的同潮图,并逐个讨论了潮汐特征.结果显示:⑴台湾海峡中的潮波运动是北部蜕化了的旋转潮波系统和南部的前进潮波系统共同作用的结果.⑵半日分潮南、北两支潮波在台湾海峽中部汇合,而全日分潮则在台湾海峽南部海域汇合后继续朝西南方向传播.⑶半日分潮振幅最高值发生在福建省湄洲湾—兴化湾一带,全日分潮最高值则出现在雷州半岛以东一带近岸海域.⑷N2、K2和O1、P1、Q1分潮的振幅、迟角分布分别同M2与K1分潮的整体分布趋势相似.     

试释黄海半日潮波系统形成机制

本文利用南黄海中央实际存在的半日潮波的往复流带作为水墙,视黄海半日潮波为水墙西部(U形海湾)与东部(L形海湾)两个独立潮波系统的组合.经过数值试验,获得令人满意的结果.从而可以用已有的矩形海湾潮波系统形成的动力机制来合理地阐明黄海半日潮波系统形成动力机制.仁川和江苏弶港附近的潮波腹点是黄海半日潮波系统的重要特性点,两个潮波腹点位置是由潮波系统的驻波性质决定的.南黄海中部存在一大片半日潮弱流区.     

胶州湾环流和污染扩散的数值模拟

潮流和潮余流对海湾和沿岸海域污染物质的迁移和分散所起的重要作用，已为大家所共知。潮余流亦称为潮余环流，它导致湾内的海水循环，促进与外海水的交换。然而，它是欧拉型的。溶解在海水中和以悬浮体形式混合在海水中的污染物质的迁移，与海水质点的运动一样，具有拉格朗日性质。海水质点在潮汐海区内的迁移，     

台湾海峡及其邻近海域潮汐数值计算

建立二维潮波模式,模拟了台湾海峡及其邻近海域（18～30°N,110～130°E）八个主要分潮（M2、S2、K1、O1、P1、Q1、K2、N2）,并利用中国大陆及环台湾岛20多个潮位站的实洲资料进行验证,计算结果与实测值吻合良好。此外,给出了八个主要分潮的同潮图,并逐个讨论了潮汐特征。结果艟示：（1）台湾海峡中的潮波运动是北部蜕化了的旋转潮波系统和南部的前进潮波系统共同作用的结果。（2）半日分潮南、北两支潮波在台湾海峡中部汇合,而今日分潮则在台湾海峡南部海域汇合后继续朝西南方向传播。（3）半日分潮振幅最高值发生在福建省湄洲湾－兴化湾一带,全日分湖最高值则出现在雷州半岛以东一带近岸海域。（4）N2、K2和O1、P1、Q1分湖的振幅、迟角分布分别同M2与K1分潮的整体分布趋势相似。     

象山港潮波响应和变形研究──Ⅰ.观测和分析

利用实测资料分析了象山港海湾对潮波的响应和湾内潮波变形.结果说明象山港对外海传入的半日潮波的振幅有明显的放大作用.M₄和MS₄两个浅水分潮在湾内快速增长造成了潮波变形和潮不对称性.潮波非线性的沿程变化和不同区域的潮能耗散说明湖滩与潮波变形关系不大,而湖波非线性在牛鼻水道中的增强对湾内潮波变形是重要的,1/4日分潮在湾内的共振作用也对M₄和MS₄两个浅水分潮起了放大作用.     

渤海开边界潮汐的伴随法反演

潮汐潮流数值模拟中的一个主要难点在于开边界条件的确定。本文采用伴随法 ,由渤海沿岸 1 9个验潮站的潮汐调和常数来反演渤海海域的开边界条件 ,以实现渤海潮波的数值模拟。计算所得调和常数与实测值之差的绝对平均值 :m1 潮波振幅差为 1 4cm ,迟角差为5 0°;M2 潮波振幅差为 2 4cm ,迟角差为 5 0°。数值模拟结果正确地反映了渤海m1 和M2 潮波的基本特征     

乐清湾内外潮波变形及不对称性分析

海湾内外的潮波变形及其不对称性影响海湾内外动力输送和水体交换。利用乐清湾内外共9个测站连续潮位进行调和分析,得到该海湾内外各分潮变化规律,利用潮不对称性偏度计算方法确定湾内外潮汐不对称性时空变化特征,比较了主要分潮组合对潮汐不对称性的贡献度,通过数值研究探讨了湾内偏度比湾外偏度值更小的主要成因,分析了湾内外围垦工程对潮不对称偏度的影响。研究发现:乐清湾内潮汐不对称偏度值为负,表现为落潮占优,同期湾外洞头站偏度值为正,与邻近瓯江、飞云江河口的潮不对称偏度变大、表现涨潮占优的变化规律相反;湾外沿岸各站偏度由东北向西南逐渐增大,由落潮占优向涨潮占优变化;潮汐不对称性偏度呈周期性变化,分析确定M2-M4、M2-S2-MS4分潮组合对潮不对称贡献大,该海域潮汐不对称的强度主要由浅水分潮振幅控制,而相对相位则决定潮汐不对称的方向;数值研究探讨表明,湾内大范围的浅滩地形是其潮汐不对称落潮占优的主要原因,围垦将削弱湾内的落潮占优。     

基于GMT的潮汐信息图件制作软件设计和实现

基于通用制图软件GMT(generic mapping tools)和中国近海精密潮汐模型,开发了潮汐信息图件制作软件。软件以交互界面设置图幅、验潮站及分区以及等值线分布等信息,可制作主要分潮的潮波图、潮汐类型数与深度基准面等值线分布图。两个测量实例的测试表明,软件可在沿岸潮汐复杂海域制作潮汐信息图件,可作为技术文档中验潮站设计的佐证材料。     

基于FVCOM的南海北部海域潮汐潮流数值模拟

基于非结构三角形网格的FVCOM(finite-volume coastal ocean model )数值模型, 对南海北部海域的潮汐、潮流进行了精细化数值模拟研究, 并根据模拟结果详细分析了M2, S2, K1, O1 分潮的潮汐和潮流特征。研究结果表明: 神泉港到甲子港海域表现为正规全日潮性质, 珠江口附近海区潮汐以不正规半日潮为主, 其他海域主要表现为不规则全日潮; 陆架海域和深水海域主要表现为往复流, 陆架坡折区存在较强的旋转流, 陆架坡折区为不规则半日潮流和不规则全日潮流的分界线; 东沙群岛附近海域以不规则全日潮流为主, 旋转方向为顺时针; 整个海域的最大流速分布与等深线基本平行, 东沙群岛附近速度明显变大, 最大值出现在台湾浅滩附近, 最大值超过70 cm/s; 南海潮波系统以巴士海峡传入的大洋潮波为主, 分为三支潮流, 以不同的形式进出南海北部海域; 余流在台湾浅滩附近达到最大, 超过6 cm/s, 自南向北进入台湾海峡, 近岸余流自东向西沿岸流动。本研究在东沙群岛周边的模拟结果与前人基于实测资料的分析吻合较好, 并且由于采用了高精度的三角网格, 本文对东沙群岛周边海域的潮汐潮流结构和性质的刻画和分析是迄今为止较为精细的, 同时本研究还提高了对沿岸验潮站调和常数的模拟精度。