三维陆架海模式在渤海中的应用Ⅰ.潮流、风生环流及其相互作用

本文用三维陆架海模式(HAMSOM)对渤海的潮汐、潮流和风生环流进行了研究.潮波模拟结果较好,给出了主要分潮的潮位等振幅线和同潮时线、潮汐性质、潮流等振幅线和同潮时线、潮流椭圆、潮流性质和潮余流.指出在辽东半岛外海(老铁山水道北侧),存在一对潮生的气旋和反气旋的岬角旋涡对.渤海的风生环流具有显着的三维结构:中上层为基本沿风向的流动,而在水深较大处的中下层有明显的补偿流;风与潮的相互作用在渤海是显着的,表现为实际的风生环流在弱潮余流区域比单纯的风生环流要弱得多.     

珠江磨刀门河口环流结构动力特征分析

河口环流结构关系到物质输运、泥沙沉积和地貌变化等物理过程。根据2019年磨刀门河口原型观测平台洪枯季连续观测分层潮流资料,统计洪枯季、大小潮河口东、西汊的涨落潮流及历时变化特征,利用理论方法解析河口东西汊平面环流和重力环流结构,进一步引入混合参数研究河口纵向环流中的潮汐应变环流。研究发现枯季东、西汊在转潮时刻存在东涨西落的平面环流结构,洪季平面环流特征较不明显;枯季重力环流强度整体略大于洪季,西汊重力环流强于东汊,表层向海环流流速可达0.2～0.25 m/s,而底层向陆环流流速相对较小。洪季大潮期由潮不对称性驱动的潮汐应变环流相对较大,进而增强了纵向环流的强度。河口垂向余流结构同样表现洪枯季、大小潮的变化规律。洪季余流整体较大,西汊在小潮期表层余流流速超过0.6 m/s,而东汊余流则明显呈现表层向海、底层向陆的分布特征,枯季余流整体较小,表明其对物质输运和河口地形塑造作用较弱。     

渤海、黄海和东海的潮余流特征及其与近岸环流输送的关系

渤海、黄海和东海是西北太平洋陆缘海,有宽广的大陆架,太平洋潮波长驱直入,在大陆架海域形成显著的潮汐运动,由此而产生的潮余流输送在许多地区显示出重要作用。已有很多学者(方国洪等,1985;黄祖柯,1992)用数值方法计算过渤海的潮波运动,并给出了那里的潮余流分布。渤海的潮余流计算大体上有两种方法:(1)用二维或三维潮波运动方程组计算潮汐和潮流,然后再计算欧拉潮余流(方国洪、杨景飞,1985;于克俊、张法高,1987;黄祖柯,1992);(2)以弱非线性三维拉格朗日平均流理论为基础,计算拉格朗日潮余流,它不仅包括最基本的欧拉余流,而且还包括在浅水比较显著(与欧拉余流同量级)的斯托克斯漂移速度和高阶的拉格朗日漂移速度订正值(郑连远,1992;王辉等，1993)。上述两种方法理应给出大体相近的潮余流分布,但从现有的计算结果来看,这两种方法在渤海给出了几乎完全相反的潮余流输送。 汤毓祥(1990)曾计算过南黄海和东海大陆架区的M2分潮余流,并考虑了斯托克斯速度漂移对它的影响,所得结果和已知的南黄海环流概况颇有相似之处,但由于计算边界取在东海大陆架外缘,那里的潮余流可能失真较大。Chio (1980) 也曾给出过渤海、黄海和东海大陆架区的欧拉潮余流分布,但由于他的开边界也取在东海大陆架外缘,面且他给出的潮汐、潮流数值在靠近中国大陆一侧,误差较大,因此所得潮余流也不能令人满意。 最近,我们完成了包括渤海、黄海和东海全海区的潮汐、潮流二维数值计算工作(Zhao et al,1993),与实测资料相比,其结果达到的准确程度,无论在潮位还是在潮流方面都比较好。本文以这一数值计算结果为基础,给出了渤海、黄海和东海全海区的潮余流分布，同时还讨论了潮余流与近岸环流的关系。     

胶州湾环流和污染扩散的数值模拟——Ⅲ.胶州湾拉格朗日余流与污染物质的迁移

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,并不仅仅与潮余流(不考虑非潮汐引起的常流)有关,这个事实已引起许多研究者的注意。浅水波因速度切变产生水质点的斯托克斯漂移的现象已早为人们所知。根据完全相似的原理,潮流场的速度切变,也同样会导致水质点在一个潮周期后不再回复到原处,而产生拉格朗日漂     

广西近海潮汐和海流的观测分析与数值研究——Ⅰ.观测与分析

1992 - 1 996年 ,对广西近海水深浅于 2 0 m的整个海域 ,利用 2 8个锚碇浮标和 2 3个周日连续观测站 ,对水位和海流进行了观测。根据观测结果 ,对该海域的潮汐性质 ,潮流特征和余流分布进行了分析 ,并对潮汐与潮流性质差异的动因和影响余流变化的主要因子进行初步探讨。结果表明 :广西近海的潮汐性质属于正规日潮。潮流性质大部分属于不正规半日潮或不正规日潮。余流主要由潮余流和风海流组成。潮流大小潮变化和风的变化是导致余流变化的主要原因。潮流绕海角运动 ,流速增强 ,并能诱导经向离岸流     

广西近海潮汐和海流的观测分析与数值研究——Ⅰ．观测与分析

1992－1996年，对广西近海水深浅于20m的整个海域，利用28个锚碇浮标和23个周日连续观测站。对水位和海流进行了观测。根据观测结果，对该海域的潮汐性质，潮流特征和余流分布进行了分析，并对潮汐与潮流性质差异的动因和影响余流变化的主要因子进行初步探讨。结果表明：广西近海的潮汐性质属于正规日潮。潮流性质大部分属于不正规半日潮或不正规日潮。余流主要由潮余流和风海流组成。潮流大小潮变化和风的变化是导致余流变化的主要原因。潮流绕海角运动，流速增强，并能诱导经向离岸流。     

潮流和余流的相互作用对潮汐余流的影响(Ⅰ.模式部分)

一、引言从本世纪六十年代以来,愈来愈多的科学家注意到:因摩擦、底形、边界形状种种原因使得潮流出现非线性现象,而导致潮汐余流。由于对这一问题的研究不仅在理解海洋动力学方面有着重要的理论意义,而且在估量海洋中物质的输运等方面亦有着重大的实用价值,尤其是那些在生态系统中起关键作用的长期输运现象最终皆是由余环流和     

丁字湾水文环境特征

本文依据丁字湾水文观测资料阐述了该湾温、盐度分布及变化特征，并对潮汐、潮流和余流进行了分析研究．结果表明：1．丁字湾温、盐度分布的月际差异明显．水温8月最高，盐度9月最低；水温日变化主要受太阳辐射的影响，盐度日变化则明显由潮汐所控制．2．该湾潮汐类型属正规半日潮，但潮汐日不等现象明显．3．该湾属于正规半日潮流区域，潮流运动以往复流为主。4．8月湾口中部余流从湾外流向湾内，湾口两端余流流向与中部相反；余流流速湾口中部大于两端。     

渤海中部海域表层潮流和余流特征分析

利用2014年各月浮标观测得到的表层海流资料,对其进行调和分析,基于调和分析结果对渤海中部潮流和余流特征进行研究。结果表明:渤海中部大部分海域潮流性质属于不正规半日潮性质。渤海中部水深较浅,浅水分潮的影响不可忽略,其中M4分潮的影响更为显著;潮流运动形式除西部和北部两个浮标点为往复流以外其余均是旋转流,旋转方向均为逆时针;渤海中部实测涨落潮流除最北端的2号浮标点较强以外,其他均小于75 cm/s。涨落潮流的强度较一致。渤海中部的余流除4号浮标点以外均为偏向北的流动,表层月均余流的季节变化不太明显。本文推测渤海中部环流的流动特征为顺时针。冬季渤海中部表层余流受制于风的作用,春、夏季某些区域余流受到风的影响较大,是潮汐余流和浅海风海流的合成。而靠近岸边的1号浮标点以潮余流为主。     

南黄海西部初夏潮致-风生环流的数值模拟

基于有限体积方法的海洋数值模式FVCOM,计算了南黄海西部六月份潮致余流及风生环流,分析了潮致余流、初夏风生环流各自的环流结构,得出六月份该区域风生环流占主导,偏南风的作用较为显著,潮致余流相对较弱。最后将风和潮汐进行耦合计算,得出该区域初夏的环流结构,表层海水大体为由南至北的流动,说明该区域风力为主要驱动力。计算结果与流速及环流实测资料吻合较好,为进一步研究浒苔的漂移轨迹等奠定了动力基础。     

丁字湾水文环境特征

本文依据丁字湾水文观测燃料阐述了该湾温，盐度分布及其变化特征，并对潮汐，潮流和余流进行了分析研究，结果表明：１．丁字湾温，盐度分布的月际差异明显，水温８月最高，盐度９月最低，水温日变化主要受太阳辐射的影响，盐度日变化则明显由潮汐所控制，２．该湾潮汐类型属正规半口潮但潮汐日不等现象明显。３．该湾属于正规半日潮流区域，潮流运行以往复流为主，４．８月湾口中部余流从湾外流向湾内，湾口两端余流流向与中部相反     

基于解析解的长江口南港悬沙侧向捕集特征分析

为探讨长江口南港的水动力结构及悬沙侧向输运特征,本文从解析解的角度构建了潮汐河口水沙输运数学模型,并将其应用到长江口南港某横断面上。南港水动力主控于半日潮流,余流主要由陆相径流及本地非线性对流项驱动,悬沙分布上北侧副槽远大于南侧主槽,水沙分布的计算结果与实测结果在结构上基本一致。通过输沙函数进一步分析表明,潮流输沙和余流输沙是南港侧向输沙函数的两个主要部分。南港中强劲径流削弱了涨潮流,增强了落潮流,使得向河槽南侧的涨潮流输沙小于向河槽北侧的落潮流输沙,潮流输沙指向河槽北侧。径流驱动的南港侧向余流在涨潮流方向上为一逆时针环流结构,余流输沙指向河槽北侧。扩散输沙指向南侧主槽,因其总是指向悬沙浓度梯度的负方向。在各输沙因子的综合作用下,南港中大量悬沙捕集于河槽北侧,使得河槽北部底层潮平均含沙量值达到最大值。     

海南岛莺歌海近岸的潮汐不对称与潮致余流研究

潮汐不对称与潮致余流在河口海岸区的物质输运中扮演着重要角色。已往的研究表明,在驻波占主导的河口海湾中,涨落潮的历时不对称与流速不对称有较为良好的对应关系。而潮致余流主要由地形与潮波的非线性作用所致。本研究以海南岛莺歌海附近为代表,结合实际观测与数值模型,研究复杂地形的开阔近岸区的潮汐不对称与潮致余流。结果表明,在莺歌海近岸区,涨落潮历时不对称皆表现为涨潮历时短于落潮历时,而流速不对称则出现复杂的空间变化。对流速不对称的机制分解表明,研究区的流速不对称主要由K₁、O₁与M₂的相互作用,以及潮余流与各潮汐分潮的相互作用所控制。其中前者产生涨潮流速大于落潮流速的涨潮优势,而后者则与余流的方向相对应,出现多个涨潮优势与落潮优势的区域。总体而言,研究区的流速不对称由余流与各潮汐分潮的相互作用所决定。这表明,采用涨落潮历时的不对称来确定潮汐不对称的方法在开阔近海区可能并不适用。对潮致余流的研究表明,研究区的欧拉余流远大于斯托克斯余流。欧拉余流表现为多个顺时针与逆时针的涡流。涡流分布与地形具有较好的对应关系,潮流沙脊区多发育顺时针涡流,而深槽区则以发育逆时针涡流为主。摩擦力在涡流的发育中起着重要作用。     

丁字湾近岸海域潮汐、潮流和余流特征研究

利用丁字湾近岸海域2021年的最新观测资料,研究了潮汐、潮流和余流的基本特征和变化规律。得出如下结论：潮汐为正规半日潮,最大潮差405 cm,最小潮差69 cm,平均潮差248 cm,涨潮历时小于落潮历时。潮流为规则半日浅海潮流,最大涨潮流流速为67 cm/s,最大落潮流流速为72 cm/s。涨潮流历时小于落潮流历时。垂向来看,表层流速最大,中层次之,底层最小。海流的旋转谱分析的结果显示M₂分潮的谱峰值最高,运动形式为逆时针旋转流。余流,整体余流流速小于10 cm/s,表层余流最大,中层次之,底层最小。观测期间,长周期的风向和余流流向相反,因此风不是余流的控制因素。     

西沙群岛潮、余流特征研究

对1962、1974、1976、1991、2002年西沙群岛海域实测海流资料分析得出:西沙群岛潮汐特征系数为3.40,是不正规日潮;潮流特征比较复杂,少数为不规则半日潮流型,多数为不规则日潮流型;半日周期的内潮在永兴岛西部特别显著,最大流速可达1.5m/s,对珊瑚生态系统有重要影响;西沙群岛余流,春季4～5月总体方向是东北,最大余流速度66cm/s,出现在中建岛西部;夏初余流方向偏北,速度明显降低,中建岛表、底层流速都不超过50cm/s。结合18a卫星高度计资料统计分析得出,春季和夏季西沙群岛海域处于反气旋式环流的北部,中建岛处于反气旋式环流的西缘,水平压强梯度大,加之地形影响,因此流速最大。     

中国东部海域潮汐余流特征及其动力分析

潮汐余流对中国东部海域物质输运过程起着重要作用。通过对中国东部海域的三维数值模拟,计算了潮汐余流并从潮余涡量角度分析了其形成机制。中国东部海域的欧拉余流在水深较浅的朝鲜半岛沿岸、苏北浅滩、长江浅滩、闽浙沿岸,以及冲绳海槽附近海域,流速量级较大,以余流涡旋的形式呈现,其机制为局部地形差异和潮汐水位高度波动下,科氏效应或摩擦效应导致潮周期内存在净涡量。斯托克斯漂流量级在浅水区较大,而在深水海域则远小于欧拉余流。拉格朗日余流在深水区域与欧拉余流相似,在浅水区域由欧拉余流和斯托克斯漂流共同决定。输运余流和拉格朗日余流分布特征更接近,特别是在近岸海域,但两者的物理意义并不相同。潮汐余流由于常年稳定存在,且在许多海域的流动方向同已知的沿岸流系的方向基本一致,是中国东部海域沿岸流的重要组成部分。估算出了输运余流对沿岸流的贡献率或抑制率,输运余流对近岸陆源沉积物输运和沉积物分布具有不可忽略的作用。     

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，     

基于FVCOM的辽东湾潮汐潮流数值模拟

本文基于有限体积海洋数值模式FVCOM,对辽东湾潮汐潮流进行数值模拟,得到了辽东湾的最大可能流速分布以及M2、S2、K1、O1分潮的潮流椭圆分布和潮致余流分布等,计算结果与实测资料符合较好。结果显示,辽东湾潮汐类型为不规则半日潮,潮流类型为规则半日潮流;最大可能流速的分布受水深和岸线等因素的影响,辽河口东侧最大可能流速达140cm/s;辽东湾顶部余流速度较大,在盖州滩以东水道M2分潮潮致余流最大流速达9cm/s,在盖州滩东南侧存在1个逆时针的余流涡,是控制辽河口径流携沙分布的重要动力要素。     

北部湾潮汐和潮流的数值模拟

本文用细网格的有限差分法模拟北部湾全日和半日分潮的潮汐和潮流。与实测值的比较表明符合程度良好。文章给出了北部湾潮汐、潮流、潮能通量、余水位和余流的分布。     

象山港余流特征数值研究

基于Delft3D-Flow模块建立了象山港海域的三维斜压潮流数值模型,结合实测水文资料,研究了象山港的潮(余)流特征,对欧拉余流场的时空分布进行了定量的比较和分析,并与潮流测站计算分析得到的欧拉余流分布对比,很好的模拟了象山港的余流特征。结果表明:由湾外至湾顶,余流呈减小的趋势,湾外余流最大为33 cm/s,湾顶最小,余流平均仅5 cm/s。垂向上,表层余流大于底层余流,表层余流指向湾外,而底层余流则指向湾内。对比斜压、正压两种模式下的欧拉余流分布,可以看出湾顶附近主要受径流控制,两种模式得到的结果基本一致,口门至西沪港区域受径流和潮流的共同影响,斜压模式更准确地模拟出了水体层化和垂向余环流结构。