杭州湾潮汐潮流的数值计算

本文应用有限差分方法,对杭州湾的潮汐、潮流进行了数值计算,得到了全日((O_1+K_1)/2)、半日(M_2)和浅水(M_4,M_6)分潮的调和常数。计算结果与实测符合良好。文章根据计算结果描述了杭州湾的潮汐、潮流的分布及其特性。     

海浪区湍流通量的涡度协方差观测

Turbulent eddies play a critical role in oceanic flows. Direct measurements of turbulent eddy fluxes beneath the sea surface were taken to study the direction of flux-carrying eddies as a means of supplementing our understanding of vertical fluxes exchange processes and their relationship to tides. The observations were made at 32 Hz at a water depth of ~1.5 m near the coast of Sanya, China, using an eddy covariance system, which mainly consists of an acoustic doppler velocimeter(ADV) and a fast temperature sensor. The cospectra-fit method-an established semi-empirical model of boundary layer turbulence to the measured turbulent cospectra at frequencies below those of surface gravity waves-was used in the presence of surface gravity waves to quantify the turbulent eddy fluxes(including turbulent heat flux and Reynolds stress). As much as 87% of the total turbulent stress and 88% of the total turbulent heat flux were determined as being at band frequencies below those of surface gravity waves. Both the turbulent heat flux and Reynolds stress showed a daily successive variation;the former peaked during the low tide period and the later peaked during the ebb tide period.Estimation of roll-off wavenumbers, k0, and roll-off wavelengths, λ0(where λ0=2π/k0), which were estimated as the horizontal length scales of the dominant flux-carrying turbulent eddies, indicated that the λ0 of the turbulent heat flux was approximately double that of the Reynolds stress. Wavelet analysis showed that both the turbulent heat flux and the Reynolds stress have a close relationship to the semi-diurnal and diurnal tides, and therefore indicate the energy that is transported from tides to turbulence.     

杭州湾浅层粘性土物理力学指标的统计分析

利用2002年在杭州湾内的潮流槽脊系和湾口浅滩上进行钻探取得的样品,对杭州湾浅层粘性土的物理力学指标进行了统计和分析,结果表明:杭州湾浅层粘性土是一种含水率较高、孔隙比较大、高压缩性、低强度的粘性土,其物理指标和力学指标变异性差别大,特定指标间存在较好的相关性,力学指标和物理指标间有一定的回归性,回归方程形式一致。     

杭州湾南岸浅滩的漫滩潮流数值模拟

在杭州湾浅滩上采用底座式ADCP测得单点的漫滩潮流流速、流向及同步水位的变化过程,并在此基础上建立平面二维潮流数值模型,分析整个潮滩上的漫滩潮流过程及其特征。在模型漫滩边界上采用向上取水位值的处理方法,使得模型计算稳定,并获得了稳定逼真的漫滩潮流模拟结果。模拟结果表明:漫滩潮流模拟过程与实测资料基本一致。因此在漫滩潮流模拟中向上取水位值的边界处理方法是可行的。研究成果为漫滩潮流的数值模拟提供了一种较实用的漫滩边界处理方法。     

成山角潮流能的初步估算

一、前言近200年来,能源在人类发展工农业的历史中起着非常重大的作用。自本世纪七十年代以来,工业化国家受到石油危机的冲击。因此,新够源的开发,已成为各国工业发展必须解决的重大问题之一。我国自建国以来,工农业生产有了很快增长。但是,由于生产的迅速发展和人民物质文化生活水平的提高,能源的供应不能适应要求。     

杭州湾开挖深水航道对潮流影响的数值研究

采用ｘ方向伸展坐标下的二,三维方程,建立了开避或增深深水航道前后的潮流场数值模模式。该模式在航道横向上网格变距,以保证航道横向上有一定量的网格覆盖。在计算中采用二,三维交替进行,既节省大量计算时间,又保证了计算的稳定性。     

斜压海洋动力学的一种三维数值模式──Ⅱ.温度、盐度和垂直涡动粘性系数的计算

根据海水温度和盐度平流扩散方程给出一种数值计算方案并采用混合长度理论给出垂直涡动粘性系数的计算方法。对于温度和盐度方程,其平流过程采用了Lax－Wendroff格式,水平扩散采用显格式,垂直扩散采用隐格式。时间步长主要受平流过程的Courant-Friedrichs-Lewy条件限制。垂直涡动粘性系数计算依据Prandtl混合长度理论,并考虑了海水层化的抑制作用,因而其数值与流场及密度场结构有关。温度、盐度及垂直涡动粘性系数的计算与动力方程中内模态的计算同步进行。应用本模式模拟渤、黄、东海由潮流、密度流和风海流迭加而成的综合海流,得出了良好的结果。     

风应力涡度和边界力对东中国海环流的效应

多年来,很多国内外学者对东中国海环流的机理进行了研究。近几年,奚盘根等(1980)和冯士筰等(1981)基于f-坐标系的风涡度—热盐梯度全流方程分别数值地模拟了冬、夏季东中国海环流。他们指出,控制东中国海环流主要因子是边界     

风应力涡度和边界力对东中国海环流的效应

多年来，很多国内外学者对东中国海环流的机理进行了研究。近几年，奚盘根等(1980)和冯士筰等(1981)基于f-坐标系的风涡度一热盐梯度全流方程分别数值地模拟了冬、夏季东中国海环流。他们指出，控制东中国海环流主要因子是边界力(黑潮)、热盐力和底形分布。袁耀初等(1982)也数值地模拟了东中国海环流结构，     

数据同化反演风应力拖曳系数以及垂向涡动黏性系数的分布

所作的孪生实验表明:通过利用变分优化控制技术将气象学和海洋学(表层和次表层)的观测资料同化到海洋的埃克曼层模型中,可将未知的边界条件(风应力拖曳系数)和垂向涡动黏性系数的分布同时反演出来.     

斜压海洋动力学的一种三维数值模式：Ⅱ.温度,盐度和垂直涡动粘性系数的计？

根据海水温度和盐度平流扩散方程给出一种数值计算方案并采用混合长度理论给出生趣涡动粘性系数的计算方法。对于温度和盐度方程其平流过程采用了Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式,水平扩散彩 显著 式,生趣扩散采用隐格式。     

考虑波浪辐射应力的潮流泥沙数学模型

根据海岸河口地区潮流、波浪、泥沙的运动特点及其相互作用机制,考虑了波浪场产生的"波浪辐射应力"和"波流挟沙力"动力要素对潮流场和泥沙运动的影响,在泥沙扩散方程中考虑了紊动水流作用,采用有限元加权集中质量法,建立了考虑波浪作用的潮流泥沙数学模型,并利用锦州港港区的潮流及泥沙资料对模型进行了验证。验证结果表明,潮位吻合良好,流速、流向、含沙量分布基本相似。在此基础上,模拟了工程建设前后,港区附近潮流场和泥沙淤积的变化,分析了泥沙骤淤现象。模拟结果表明,该数学模型能够适用于海岸河口地区潮流、泥沙的模拟,为波浪作用下潮流场和泥沙淤积的预测提供一种新的模拟方法,具有良好的应用前景。     

基于OLCI数据的杭州湾悬浮物浓度估算及其产品适用性分析

悬浮物含量及其时空分布是河口海岸环境中关心的热点问题。2016年2月16日,欧洲航天局发射了新一代海洋水色传感器(OLCI),该传感器具有良好的时空及光谱分辨率。本研究结合2017年7月杭州湾同步采样数据,对比了6种大气校正算法和8种悬浮物浓度(TSM)估算模型,遴选和分析了适宜于杭州湾和OLCI数据的大气校正方法和TSM估算模型,验证了OLCI数据二级产品精度和适用性。结果表明:(1)基于紫外光谱的大气校正算法(UVAC)精度最高,同步4个采样点的大气校正平均相对误差(MAPE)分别为34.21%、13.11%、5.92%和20.28%。在除Oa1以外的14个波段的MAPE均值为15.23%,Oa4至Oa10波段的MAPE低于8%;(2)基于Oa16/Oa5的波段比值模型,具有良好的建模(MAPE为16.49%,RMSE为50.92 mg/L)和验证(MAPE为19.08%,RMSE为19.29 mg/L)精度及模型稳健性;(3)基于C2RCC算法的固有光学量和TSM含量产品及OLCI二级TSM含量产品在杭州湾精度较差,不适用于杭州湾TSM和固有光学量遥感监测应用;(4)空间上,TSM在杭州湾中部区域含量较低,在杭州湾南岸和湾口区域含量较高。     

基于大涡模拟的三角形地形之层结流体湍动能收支模型

为了探究海底地形对湍流动能收支的影响,本文使用并行大涡模拟模式(The Parallelized Large-Eddy Simulation Model,PALM),以坡陡作为无量纲地形参数(δ),设置了亚临界、临界和超临界三种地形状态(δ=0.5,1和2)进行数值模拟。文章计算并呈现了地形作用下的流体速度和湍流动能收支分布,以及湍流动能平衡方程各参量。通过回归分析和量纲分析重点讨论了地形顶点处耗散和海表处能量的耗散,与地形坡陡的关系,得出其关系均呈指数形式。     

基于概率估算的南海中尺度涡强度定级方法

根据预报工作的实际,选用中尺度涡振幅作为强度指标,首先用概率大小定义强度等级,然后将强度等级和衡量中尺度涡的强度量值——振幅的大小一一对应,给出中尺度涡强度分级方案的同时,提出了以风险评估为基本思路,以概率分布为主要工具的强度定级新方法。这一方法取代纯经验的指标设置,提供一种新的有依据的定级方法。基于实际工作需求,使用概率阈值21\15\10 cm定义中尺度涡强度等级,将中尺度涡强度分为4级。     

杭州湾南部主水道内温度、盐度、潮流的变化特征

本文基于船载及锚定ADCP、CTD观测,获得了大、小潮时的温度、盐度、浊度、潮位、流速等观测数据,研究杭州湾南部的一个主要弯曲航道——螺头水道内的潮流动力学特性。螺头水道水深超过100 m、最大潮差大于2.5 m。涨潮时,强潮流速出现在水道北岸,落潮时,强潮流速出现在水道南岸,最大流速值分别为约2 m/s和1.8 m/s。受压强梯度、密度梯度、科氏力和离心力影响,涨落潮过渡时在水道的横断面产生较为明显的环流。夏季存在较弱的层化现象,深水处受环流的影响,盐度、温度的混合较强。锚定观测数据表明,温度、盐度的变化频率与潮流的变化频率相似,但存在高于M2分潮频率的谱峰值。因此,笔者认为潮流与横向环流的相互作用,可能导致更高频率的盐度和温度变化。     

象山港内三维动边界潮流的数值模拟

象山港是一具有广阔潮滩和大潮差区域的半封闭型海湾,进行数值模拟时必须引入动边界技术来考虑露漫滩的影响.在二维模式中引入动边界技术相对成熟一些,而将这些二维模式使用的露漫滩处理方法简单地搬入三维模式中,常遇到由于边界不连续变动而产生的数值"噪音"及计算不稳定现象.原始POM(Princeton ocean model)模型采用固定边界,没有使用动边界技术,故无法模拟漫滩流.借鉴BURCHARD et al 2004年的研究工作,在原始POM模型的基础上,突破其为固定边界模式的局限,基于尽量使模式物理上满足流动简化需要的原则,引入了一种较为自然的动边界处理技术,使得在非常浅水处和复杂的地形情况下,应用合理的数学表达式体现该物理过程.当总水深大于设定的临界水深时,体现的数学方程是通常形式的动量方程;而当总水深接近设定的最小允许水深时,模型的动量方程被简化为变化率、摩擦力和正压梯度等项之间的平衡关系,此时由于摩擦力占优,相应的流速也会趋于0,这样可以有效避免计算中出现负水深.除在非常浅水处对动量方程作简化外,对于陡坡地形附近的露漫滩问题,当发生一个网格点上的水位低于相邻格点海床的现象时,还需对正压梯度的求解作一个简单的数值处理,以避免不合理值的出现.此外,通过修改原始POM模型的底摩擦系数表达式,可使模型在模拟露漫滩过程时计算更加稳定.改进后的POM模型被用来模拟象山港海域内的三维潮流场,模型计算结果与2个潮位站、1个锚系站和2个船测连续站资料进行了比较,符合良好.整个模型很好地再现了象山港内大区域三维涨、落潮流特征和变化规律,同时象山港顶区域涨憩、落急、落憩和涨急4个特征时刻的流场水平和垂直分布变化过程反映该模型能很好地反映涨、落潮造成的潮间带的露漫滩过程,由此说明对原始POM模型所作的修改是十分有效和可行的,有利于进一步扩充POM模型的应用范围.     

一个湍能封闭模型对风暴潮海底底应力的应用研究

将一个三维湍能封闭模型应用于开阔海区的风暴潮，通过数值计算探讨了Ｔａｙｌｏｒ底摩擦二次率的拖曳系数随空间的分布及拖曳系数与水深、海底粗糙度、风向和风速等因素的关系。本文对底摩擦二次率的可靠性做了评价。     

波浪的紊动粘性及其紊动能耗损的计算

和水流的情况相似,在波浪的作用下,当水的雷诺数达到某一临界值时,其流动即失去稳定性,此时液体内部各点的流速和压力将发生变化,从而和瞬时平均值之间有随机的背离现象,即所谓紊动。人们在海中和风暴水池中的观察表明:自然界的波浪运动,确实存在其周期比波浪自身的周期小得多的紊动。正是由于波浪在运动过程中所具有的这种紊动现象,损耗了波浪的大量能量,从而引起波浪尺     

台湾海峡西部海域水平涡动交换混合的讨论

根据涡动混合张量，计算涡交换张量分量，进而利用普郎特公式计算混合长度，并采用涨合交换椭球方程导出混合交换椭圆方程，以此计算本区涡动交换混合椭圆要素的分布，阐明台湾海峡西部涡动混合的变化规律。得出海峡西部涡动混合的流势的分布变化规律较一致，即流速大的涡动混合交换强，顺流方向或平行于岸线的涡动混合强于横珙于流或垂直岸线的涡动混合，其混合强度冬季比夏季强，表层比底层强，南部比北部强。