海平面上升导致渤、黄、东海潮波变化的数值研究Ⅱ——海平面上升后渤、黄、东海潮波的数值模拟

采用球面潮波运动基本方程,利用开边界强迫水位条件和考虑天体引潮力,对海平面上升后渤、黄、东海的潮波运动进行了数值模拟。根据权威性的IPCC报告和论文,选取了模拟过程所需的海平面上升量。模拟包括19个理论系数最大的分潮波。根据模拟结果绘制了分潮同潮图,并与现有分潮的同潮图进行了比较和分析。可以看出:海平面上升后的分潮同位相线相对于现有的分潮同位相线沿逆时针方向发生偏转,海平面上升后的分潮无潮点的位置相对于现有分潮无潮点的位置发生偏移,海平面上升后的分潮振幅与现有分潮振幅之差有一定的分布模式。从利用模拟结果推算的主要潮位极值可以看出:海平面上升1 m后,有些地方的天文最高潮位升高量可达12~16 cm,海图深度基准面降低量可达10~12 cm。     

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。     

渤海湾M2分潮的季节变化:增强调和分析的应用

M₂分潮的季节变化对沿海的海洋环境有着重要影响。增强调和分析(EHA)既可以提取主要分潮时变的振幅和迟角,同时可以得到其他分潮不随时间变化的振幅和迟角。本文利用EHA分析渤海湾两个站点的水位数据,研究了渤海湾M₂分潮的季节变化。为了评估EHA方法的准确性,在理想实验中设计了人造“水位数据”。利用EHA分析得到的M₂分潮时变振幅和迟角以及S₂、K₁、O₁分潮不随时间变化的振幅和迟角均比其他方法得到的结果更接近给定值,表明了EHA的有效性和可用性。当使用EHA分析渤海湾实际海平面观测数据时,得到的M₂分潮振幅具有明显的季节变化特征:夏季较大,冬季较小。敏感性实验表明,分析所得渤海湾M₂分潮振幅的季节变化趋势不受实验设置的影响,是鲁棒的,能够反映该海域真实的M₂分潮季节变化。此外,渤海湾M₂分潮振幅的季节变化可能是东亚季风通过影响平均海平面、层化和涡动黏性系数的季节变化而引起的。     

基于11年高度计数据的中国海海平面变化初步研究

利用1992年10月~2004年1月共11 a的TOPEX/Poseidon(T/P)和Jason-1高度计数据,对中国海海平面的时空变化变化做了初步分析,并且对11 a间海平面的上升速率进行了分析。研究发现中国海海平面11 a间的一些基本的变化特征:(1)11 a间中国海海平面变化被两次厄尔尼诺-拉尼娜现象分成了5个阶段;(2)中国海海平面变化以1 a周期为主,其中黄海和东海变化较为相似,以1 a周期信号为主,而渤海则还有2个月的周期信号,南海还有0.5 a信号;(3)11 a间,渤海海平面变化振幅最大,黄海和东海次之,南海变化最小,南海海平面变化受厄尔尼诺-拉尼娜事件影响程度最大,黄海和东海次之,渤海最小;(4)中国海海平面的上升速率为0.593 cm/a,渤海、黄海、东海、南海的上升速率依次为0.365,0.517,0.683,0.611 cm/a。分析结果为中国海海平面的变化规律、厄尔尼诺现象对中国海海平面变化的影响以及对未来海平面上升趋势的预测提供了有力的依据。     

东中国海海平面高度的时空变化特征

基于AVISO卫星高度计数据,采用小波分析和EOF分析方法,对1993—2015年东中国海海平面高度的时空变化进行分析,结合海水温度比容效应和ENSO过程探讨了海平面高度变化成因。东中国海海平面高度具有明显的季节变化,冬春季较低,夏秋季较高,且SSH极值滞后海水温度极值月份一个月出现。东中国海海平面高度整体为北低南高,由于海区水深和水文动力过程的影响,不同季节SSH空间分布区域性强。在23年间,海平面高度平均线性上升速率为2.82mm/a,具有1a、2.2a的特征变化周期。EOF分析三个主要模态依次反映了海水温度比容效应的季节变化、水动力过程的季节变化和ENSO事件的年际变化对东中国海海平面高度的影响。     

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。     

渤海主要浅水分潮的模型研究

采用POM海洋模式模拟了渤海潮汐的主要特征。4个主要天文分潮的计算结果与实测吻合较好,在此基础上进一步探讨了渤海3个主要浅水分潮的基本特征。根据模式计算结果发现:渤海M_4和MS_4潮波传播特征类似,均存在5个潮波系统,其中4个为逆时针旋转,1个为顺时针旋转,与前人的研究成果比较一致。此外,根据浅水分潮和产生浅水分潮的源分潮的关系式推算得到MS_4分潮的振幅和迟角,与直接通过调和分析得到MS_4分潮的振幅和迟角进行对比,结果也是比较符合。针对M_6分潮在渤海传播特征进行分析,发现:本海域存在7个M_6分潮无潮点,其中4个为逆时针旋转,3个为顺时针旋转。计算结果还发现:3个浅水分潮都是在近岸浅水海域振幅相对较大,这显然与浅水分潮的产生机制密切相关。     

渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响

采用有限体积近岸海洋模型FVCOM,基于渤海2004和2014年的岸线地形数据,构建渤海2个年份的三维潮汐潮流数值模式;通过数值模拟研究,探讨了渤海岸线地形变化对潮波系统和潮流性质的影响。数值模拟结果表明:岸线地形变化后,半日分潮潮时在渤海湾、莱州湾和渤海中部东南海域提前,在辽东湾和渤海中部西北海域滞后;振幅在渤海湾及辽东湾增大,在莱州湾及渤海中部减小;位于秦皇岛和黄河口的半日分潮无潮点位置分别向西南和东南方向移动。渤海绝大部分海域全日分潮潮时提前,振幅增大,位于渤海海峡的全日潮无潮点位置向东移动。潮流性质系数在莱州湾增大,在渤海其他大部分海域减小,渤海规则半日潮流海区范围略有增加,不规则半日潮流海区范围相应减少。     

渤海湾M_2分潮的季节变化:增强调和分析的应用

M_2分潮的季节变化对沿海的海洋环境有着重要影响。增强调和分析(EHA)既可以提取主要分潮时变的振幅和迟角,同时可以得到其他分潮不随时间变化的振幅和迟角。本文利用EHA分析渤海湾两个站点的水位数据,研究了渤海湾M_2分潮的季节变化。为了评估EHA方法的准确性,在理想实验中设计了人造"水位数据"。利用EHA分析得到的M_2分潮时变振幅和迟角以及S_2、K_1、O_1分潮不随时间变化的振幅和迟角均比其他方法得到的结果更接近给定值,表明了EHA的有效性和可用性。当使用EHA分析渤海湾实际海平面观测数据时,得到的M_2分潮振幅具有明显的季节变化特征:夏季较大,冬季较小。敏感性实验表明,分析所得渤海湾M_2分潮振幅的季节变化趋势不受实验设置的影响,是鲁棒的,能够反映该海域真实的M_2分潮季节变化。此外,渤海湾M_2分潮振幅的季节变化可能是东亚季风通过影响平均海平面、层化和涡动黏性系数的季节变化而引起的。     

环渤海集约用海工程对渤海潮汐系统的影响研究

文章基于挑选具有代表性的2000年、2008年、2010年和2012年的岸线,利用MIKE软件建立渤海及渤海湾水动力模型。通过以上4种工况的模拟结果,进行集约用海工程对渤海潮汐系统影响分析。分析结果表明：岸线的变化导致黄河海港附近海域的半日潮无潮点逐渐向东南方向偏移,致使渤海湾内半日潮振幅增大,迟角发生逆时针旋转;莱州湾内半日潮振幅减小,迟角发生顺时针旋转。秦皇岛附近的半日潮无潮点逐渐向西南方向偏移。渤海海峡处的全日潮无潮点位置变化不明显,但其在三大湾的振幅均有所增强。     

北极海盆的深海热液

从海底地壳开裂处涌出一般带有大量生物的深海热泉的现象已众所周知。一开始在太平洋和大西洋中找到了它们 ,而在 2 0世纪和 2 1世纪交接期印度洋中也发现了热液 ,而后就输到高纬度的北极海区了。在极区盆地中应当有热液已有过报道。例如 ,1 993年 9月 ,俄 德联合北极考察队乘坐“极地”(Polarstern)号破冰船 ,在拉普帖夫海加克利 (Гакке х)海岭东端 (77°45′N、1 2 5° 55′E ,水深 1 990m) ,获得了对研究热液非常有意义的样品 ,证实了在这个海岭上存在着热液活动 ;但是 ,在 2 0 0 1年 ,美国和德国破冰船“健康”(Healy)号和“极…     

日本海、鄂霍次克海和白令海的古海洋学研究进展

边缘海的存在使大陆和大洋之间的物质和能量交换变得相当复杂。在构造运动和海平面升降的控制下,边缘海和大洋之间时而连通时而隔绝,各种古气候变化信号都在一定程度上被放大。基于近期有关西北太平洋边缘海的古海洋学研究成果,简要概述了日本海、鄂霍次克海、白令海以及北太平洋地区自中新世以来的古气候和古海洋环境演化特征,并认为它们与全球其它地区一样也受控于因地球轨道参数变化引起的太阳辐射率的变化,大尺度的气候变化具有与地球轨道偏心率周期相对应的100ka周期,而41ka的小尺度周期则受地球自转轴斜率变化的控制。一些突发性的气候变化则是由气候不稳定性、海峡的关闭与开启和其它一些地球气候系统的非线性活动所驱动。但同时作为中高纬度边缘海,它们的古海平面、古海水温度、古洋流等古海洋环境因子的变化特征还受到冰盖扩张和退缩、构造运动、冰川性地壳均衡补偿、东亚季风等因素的影响,具有一定的区域特点。     

渤黄东海潮能通量与潮能耗散

利用同化高度计资料和沿岸验潮站资料对潮汐数值模式进行同化,根据同化后的数值模式结果,对渤黄东海中的潮能通量和潮能耗散进行了研究.M2分潮从太平洋进入渤黄东海的潮能为122.499GW,占4个主要分潮进入总量的79%.黄海是半日分潮潮能耗散的主要海区.全日分潮则主要耗散在东海.全日分潮在遇到陆坡的阻挡以后有一部分潮能沿着冲绳海槽向西南传播,并有一部分潮能反射回太平洋,其中O1分潮通过C3断面反射回太平洋的潮能,约占其传入东海潮能的44%.     

Variability of Sea Surface Circulation in the Japan Sea

Composite sea surface dynamic heights (CSSDH) are calculated from both sea surface dynamic heights that are derived from altimetric data of ERS-2 and mean sea surface that is calculated by a numerical model. The CSSDH are consistent with sea surface temperature obtained by satellite and observed water temperature. Assuming the geostrophic balance, sea surface current velocities are calculated. It is found that temporal and spatial variations of sea surface circulation are considerably strong. In order to examine the characteristics of temporal and spatial variation of current pattern, EOF analysis is carried out with use of the CSSDH for 3.5 years. The spatial and temporal variations of mode 1 indicate the strength or weakness of sea surface circulation over the entire Japan Sea associated with seasonal variation of volume transport through the Tsushima Strait. The spatial and temporal variations of mode 2 mostly indicate the temporal variation of the second branch of the Tsushima Warm Current and the East Korean Warm Current. It is suggested that this variation is possibly associated with the seasonal variation of volume transport through the west channel of the Tsushima Strait. Variations of mode 3 indicate the interannual variability in the Yamato Basin.     

海域管理中的宗海图编绘

文章介绍宗海图的要素和内容,按照资料收集、数据整理、宗海图设计、宗海图编绘、成图检查校核和宗海图印制的顺序阐述宗海图的编绘流程;针对目前宗海图编绘中存在的细节问题,提出统一图例、完善底图要素、放大或分幅编绘复杂用海宗海图和绘图前开展海域使用权属核查的建议,以期提高宗海图编绘的规范化和标准化水平。     

渤、黄海海冰的变化和预报结果分析

利用1951—2000年的渤、黄海的海冰资料，用小波分析和最优气候均态法对渤、黄海的海冰冰级进行分析和预测。小波分析结果较好地反映了渤、黄海海冰的变化规律，使对海冰的研究更符合实际情况。这必将有助于研究海冰变化的机理和不同尺度变化的相互作用。最优气候均态法较好地实现了对渤、黄海海冰的预测。此方法在海冰预报中不失为一种可用的方法。     

拉尼娜持续年的渤海海冰

通过对1999／2000年冬季环流背景资料的分析，发现西玉磁洋副热带高压和极涡的变化是影响我国冬季天气气候特征变化和渤海海冰生消的重要因素，而副热带高压和极涡等大气活动中心的变化又与赤道东太平洋的厄尔尼诺现象及拉尼娜现象有关，因此，可以通过前期赤道东太平洋海表水温的变化来预测我国冬季天气气候变化和渤海海冰的状况。     

黄渤海区捕捞结构的研究

根据2010年对黄渤海沿海32个主要渔港、渔村和5家网具生产厂家的实地调查和现场测量资料,结合2009年度三省一市(河北、辽宁、山东、天津)的渔具渔法调查报告以及1983~2009年中国渔业年鉴中记载的捕捞产量分类统计资料,对黄渤海区捕捞结构进行了研究.研究结果表明,黄渤海区主要捕捞品种有30种之多,其中年渔获量超过万吨的有14种鱼类、5种甲壳类、4种头足类、2种海蜇和6种贝类.渔业资源品种的多样性决定了黄渤海区捕捞结构的多样化和多层次的特点,现有9大类19型23式130种网型或作业方式,同时受渔业资源变动的影响,捕捞网具也在变化,不断有旧的渔具消失和新的网具出现.其中,拖网是主要作业方式,贡献率为38.47%~51.79%,且近几年还有上升的趋势;其次为刺网,贡献率从1983年最低时的7.66%逐步上升到目前的30.14%;第三为张网,贡献率从1985年最高时的34.31%下降到目前的10.49%;围网和钓具的贡献率一直较低,均不足4%,其他渔具的贡献率为5.98%~13.30%.目前黄渤海区渔业结构的调整方向应当是减少拖网作业,控制刺网总量,限制张网、陷阱类渔具和地笼,鼓励发展钓渔业     

Sediment transport in the Yellow Sea and East China Sea

Eight survey cruises in different seasons have been conducted in the Yellow Sea (YS) and East China Sea (ECS) during the period from 2000 to 2008. Suspended sediment concentration (SSC) and hydrological data were collected during each cruise. Data analysis showed that total suspended sediment mass was approximately 0.18 × 10⁹ tons in the surveyed area during spring and autumn seasons. Highly turbid waters were found in the shallow waters between the Subei coast, the Changjiang estuary and the Zhejiang coast with seasonal variations.     

应用Hyperion图像监测渤海海冰

对所获取的2008年冬季的辽东湾西岸海域含有海冰的Hyperion高光谱图像进行了大气校正,得到了反射率图像。用ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique)聚类分析方法对反射率图像进行计算机自动分类,并结合实测的同时期的海冰反射率光谱确定了不同海冰类型的分布范围。根据不同类型海冰的厚度特征,得到了海冰厚度分级分布图和海冰厚度图。结果表明,Hyperion图像可以区分光谱有区别的冰型,无法区分浮冰和固定冰,可以更清晰地显示出海冰的光谱反射率,与实测光谱曲线更加相似,优于MODIS多光谱图像。同时,用主成分分析方法对海冰Hyperion图像进行了分析。海冰Hyperion图像中,各个波段之间的相关系数都较大,光谱维信息冗余度较大,其中30波段贡献率最高。