黄海冬季环流的数值模拟

在北黄海和渤海冬季环数值研究的基础上，利用其进一步改进的数值差分格式，对整个黄海的冬季环流进行了数值模拟。数模结果表明，改进的差分格式完全保持了计算海区的总能量和总质量守恒。就环流的总趋势而论，数据模拟结果与由资料所分析的结果几乎完全相同。     

冬季黄海暖流西偏机理数值探讨

利用海洋数值模式(MITgcm)模拟了冬季黄海流场并对冬季黄海暖流西偏的机理进行了探讨。冬季黄海流场模拟试验表明,黄海暖流由济州岛以西约32.5°N,125°E附近进入黄海,然后沿着黄海深槽西侧70 m等深线附近向北偏西运动;海面高度调整对黄海暖流路径具有重要影响,沿着黄海暖流路径的海面高度梯度比周围海区大,由海面高度梯度产生的地转流引起的北向体积输运占总的北向体积输运的78%。狭长海湾地形控制试验表明,单纯的黄海地形分布不足以引起黄海暖流西偏。黄海典型断面试验与渤海、黄海、东海地形控制试验说明,黄海暖流进入黄海的地理位置对流场分布有重要影响,黄海暖流进入黄海的位置恰好位于深槽西侧地形坡度较大区域,在位涡守恒的约束下黄海暖流受地形捕获沿70 m等深线附近向北偏西运动;试验还表明,黄海暖流进入黄海的位置与东海北部环流和地形分布有关,在冬季风的作用下东海北部环流的一部分沿着地形陡坡进入黄海形成黄海暖流。由此认为,黄海、东海环流在其特殊地形的约束下对冬季风的响应和调整,是引起黄海暖流西偏的主要原因。     

渤海环流数值模拟

引言 渤海深深地嵌入中国大陆内部,仅以渤海海峡与北黄海相通,属内陆海。整个海区水深较浅,平均深度只有20米左右。且为典型的季风场区,冬季多东北风,夏季则为西南风。 渤海环流制约着该海区的水温、盐度等水文要素的分布状况,又决定着该区与北黄海水交换的进程。因此能够将渤海环流给以理论上的数值模拟,从而分析流场分布特征及其动力机制,这对发展海上生产力、航运交通、石油开采、污染控制等项工作都有着重要的意义。     

冬季寒潮期间黄、渤海水位低频波动研究

利用 POM(Princeton Ocean Model)海洋数值模式建立渤、黄、东海冬季三维环流动力学区域模型。模型在海-气边界使用包括风应力、气压和热通量的大气驱动, 海洋边界使用西太平洋模式提供的环流和潮位驱动, 综合模拟潮波运动、温度、盐度、环流变化和水位低频波动。 模拟了 2001 年 1 月寒潮过境时黄、 渤海水位低频波动及流场变化, 分析了其对大风过程、 气压、降温的响应, 发现冬季强劲的北风和西北风都可以通过抽吸振荡在渤、 黄海诱发水位的低频波动, 东北风则由于地形影响不能诱发渤、黄海的低频波动。气压和降温只是在波动幅度上有一定的影响。波动发源于渤海和北黄海, 最大波幅可以达到 0.6 m。波动进入南黄海后有沿黄海深槽西侧传播的倾向, 波动幅度在传播过程中逐渐减小。     

冬季青岛-石岛近海中尺度涡旋数值模拟

利用二维全流水动力方程组,在考虑了海面风应力,潮余流和一开边界入流等条件下,首次模拟出了石了石岛附近的中尺度反旋式涡旋海水运动,并对南黄海西部冬季环流的特征作了初步探讨。数值模拟结果和实测吻合良好,数值模拟表明：冬季南黄海西部环流形式主要决定因子是海面风应力、潮余流及从开边界的流入该海域的黄海暖流及黄海沿岸流。黄海暖流在偏北风作用下沿西北方向可直达山东半岛近岸,后分为两支：一支向南汇入黄海沿岸流流     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究 Ⅰ．定解条件与研究方案

长江口及其邻近海区的水动力学研究因其与沿岸地区的经济发展关系密切而倍受海洋学者的广泛关注。为了揭示该海区环流的动力过程和温、盐结构的分布特征及其动力成因,首先在对研究海区的地形特征、海面风应力、海面温度、海面盐度以及北、南、东三个液边界温度和盐度现场观测资料进行全面分析的基础上。选定适合于研究海区的三维斜压流体动力学模型(POM)。以研究海区冬、春、夏和秋季的海面风应力、海面温度和盐度资料作为海面边界条件,以北、南和东三个液边界的温度和盐度资料作为侧向液边界条件,并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流等外海入流的影响,对研究海区(120.9°E—124°E,29.5°N—33°N)四个季节的斜压环流和温、盐结构实施了动力学数值研究。获得了与观测事实相一致的三维流速和温、盐结构的空间分布。从动力学角度揭示并阐明长江口及其邻近海区水平环流和垂直环流的动力过程以及温、盐结构的分布特征和动力成因,为海区的生态动力学研究提供动力条件。     

北黄海西部海区营养盐季节变化及其影响因素探讨

根据2006-07-2007-10对北黄海4个航次调查资料,分析并讨论了北黄海西部海区营养盐四季变化及其影响因素。DIN,PO4-P和SiO3-Si的浓度从春季到冬季逐渐升高。春、夏、秋季营养盐底层浓度均远远大于表层的,冬季营养盐各层浓度相近。黄海冷水团是影响北黄海西部营养盐季节变化的主要因素,黄海暖流和鸭绿江水的输入对北黄海西部营养盐季节变化影响不显著;受北黄海跃层的影响,北黄海西部海区营养盐浓度除冬季外,垂直方向均呈现出分层现象,表层浮游植物吸收营养盐,使表层营养盐浓度低于底层的。     

THEDIAGNOSTICNUMERICALSIMULATIONOFTHREE－DIMENSIONALBAROCLINICCIRCULATIONINTHEYELLOWANDBOHAISEAS

给出一黄渤海三维斜压的数值诊断环流模式，并进行了环流的数值模拟。在黄渤海冬季及夏季的环流模拟研究中，考虑了影响环流的因素，如海面风应力、热盐效应、地形及边界流量交换等影响因子。由模拟结果，正确再现了黄海冷水团密度环流、黄海暖流和沿岸流等的三维特征，并对这些特征的成因进行了分析     

冬季北黄海表层海水pCO_2分布及其影响因素探讨

根据2006年12月在北黄海走航连续观测所得pCO2 数据,结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对该海域pCO2分布及其影响因素进行了探讨.结果表明:冬季北黄海表层海水pCO2测值在203～683 μatm之间,平均值为408 μatm.辽南沿岸流及其影响区域是大气CO2汇区;山东半岛以北沿岸,122°E以西受渤海环流输送,黄河悬浮颗粒物影响的高浑浊度区域是大气CO2的一个强源区(最高值达到683 μatm);而占据北黄海大部的黄海混合水以及北黄海整体上是大气CO2的弱源.冬季北黄海表层海水pCO2分布主要受控于海水温度、碳酸盐体系平衡和生物活动,即温度越高pCO2越高、DIC 越高pCO2越高、叶绿素含量越高pCO2越低.其中辽南沿岸流及其影响区域生物活动的影响最为显著.而山东半岛以北沿岸的高浑浊度区域水体性质具有特殊性,较高的 pCO2受控于高的DIC浓度以及陆岸的影响.     

黄海、东海夏季环流的数值模拟

基于ECOM -si,建立了一个垂向取σ坐标、水平取球面坐标的三维高分辨率湍流闭合的黄海、东海海洋环流数值模式 .考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力 ,应用该模式较成功地模拟出了夏季黄海、东海环流 (黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海冷水团环流和沿岸流 ) ,摸拟结果与以往实际观测和研究结果较为一致 ,表明所建立的模式能较成功地应用于该海区环流的研究     

渤海冬季三维环流数值模拟

基于冯士笮所给出的一种浅海环流模型，采用数值方法，对渤海冬季进行环流的数值模拟，给出了冬季三维风生环流和正压环流（含潮余流）。分析了潮致Ｌａｇｒａｎｇｅ余流对冬季环流的贡献及黄海暖流余脉对渤海冬季环流的影响。最后对风生环流和正压环流的特征进行了分析和讨论。     

北黄海海温分布变化的数值模拟分析

通过对各月北黄海海温统计产品的分析,研究了北黄海海温的分布特征及其变化特点,在对北黄海冷水现象的分析研究后,对于海温的季节变化特点也进行了分析阐述。通过ROMS海洋模型对海温进行数值模拟分析研究,我们对于北黄海海温的详细特征和变化机制有了更深刻的把握,认识到了热平流、上升流、混合机制等因素是形成北黄海海温区域分布特点的重要因素。     

黄海海浪季节变化的数值模拟研究

利用第三代海浪数值模式SWAN,研究了黄海海浪有效波高的季节变化特征及相关的物理过程。结果表明,在黄海的大部分区域,混合浪有效波高的最大值出现在冬季,而最小值则基本出现在夏季。北黄海北部和山东半岛南岸的近海海域呈现稍微不同的季节变化,有效波高的最大值出现在春季。全年4个季节中混合浪有效波高的空间分布基本一致:均在济州岛西南最大,沿黄海中部区域向北和由中部区域向近岸区域逐渐减小。黄海海浪为风浪占主,涌浪有效波高远小于风浪有效波高。在黄海的大部分区域,白冠耗散和四波非线性相互作用对黄海海浪的季节变化均至关重要;对于外海区域,四波非线性相互作用更为重要,而对于近海区域,白冠耗散则影响更大。本研究旨在研究黄海海浪的季节变化特征及其物理过程,为进一步探讨该海域海浪在其他时间尺度上的变异特征和动力学过程提供研究基础。     

黄、东海环流的数值研究Ⅲ——正压环流的数值模拟

依据黄、东海环流的的动力学模型 ,运用“流速分解法”对黄、东海正压环流进行了数值模拟。计算结果表明冬季黄海正压环流主要受风应力影响 ,基本形态为黄海暖流由济州岛西南进入南黄海中部 ,其东西两侧分别为两支向南流动的沿岸流 ;夏季主要受到潮致体力的影响 ,为一逆时针涡旋。东海环流主要是边界力作用驱动的结果 ,东海黑潮、台湾暖流和对马暖流较稳定。冬季风应力对东海环流表层流场有消弱作用 ,在夏季则有一定增强作用。     

沿岸海区冬季垂直环流及其温盐结构的数值研究 Ⅰ.环流的基本特征

为了揭示沿岸海区冬季垂直环流及其温盐结构的分布特征和变化规律，利用三维斜压流体动力学模型，对具有岸界坡度变化、河流入海、海湾、岛屿和海槽的理想海区冬季的垂直环流及其温盐结构进行了数值模拟。其环流的数值结果表明，冬季沿岸海区的垂直环流普遍呈逆时针流动。在近表层为向岸流，沿岸为下降流，近表层以下为离岸流；近表层以下的离岸流在外海有明显的上升趋势；沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱；就整个海区而言，随着自南往北海区水深的逐渐变浅和岸界地形坡度的由大变小，其沿岸下降流则由强变弱。     

南海风生正压环流动力机制的数值研究

利用ECOM si模式 ,1 0′× 1 0′水平分辨率 ,垂向 2 0个σ层 ,由H/R( 1 983)气候学月平均风应力场和开边界流量驱动 ,模拟了南海风生环流的季节变化 ,并针对南海冬夏季风生正压环流的动力机制进行了数值实验。实验中考虑以下动力因子对南海冬夏季环流的影响 :1 )开边界入流和出流 ;2 )风应力旋度 ;3)地形 ;4)惯性效应 ;5 ) β效应。数值实验表明 ,通过开边界进入南海的流量与风应力在南海内部引起的流量量值相当 ,特别是冬季两者对北部陆坡边界流和南海西边界流均有重要贡献 ;冬季南海海盆尺度气旋式流圈主要是由风应力旋度引起的 ,但平均风应力可以加强卡里马塔海峡的出流 ,而北部反气旋风应力旋度可引起南海暖流 ;陆坡地形使得海盆尺度冬季气旋式流圈中心限制在深海区 ,南海北部陆架的存在大大削弱了南海暖流的强度 ;惯性效应对南海环流的整体结构无明显影响 ,但使得黑潮入侵和台湾西南的流套变弱 ;深海海盆环流中 β项是与风应力旋度平衡的基本项 ,且 β效应对环流的西向强化和吕宋海峡入侵作用至关重要     

夏冬季北黄海水体浊度分布特征研究

应用2007年1月和7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度等资料,分析了夏季和冬季北黄海海域水体浊度的水平和垂向分布特征,初步阐述了夏、冬季北黄海水体浊度分布具有南北高,中间低的特征。无论是夏季还是冬季,山东半岛东北沿岸和辽东半岛东南沿岸为高浊度区,中部海域受北黄海冷水团的影响而维持低浊度。夏季,北黄海冷水团导致的水体层结效应产生了"水障"作用——悬浮物只能沿岸分布和输送;冬季,山东半岛东端外海的强海流切变锋阻碍了悬浮物的纬向输送。此外,研究还发现由于黄海冷水团和黄海暖流的作用,导致夏、冬季黄海中部的沉积动力环境有所差异。     

渤黄海冬季海温异常的时空分布特征及影响因子分析

基于Hadley中心提供的海表温度数据,分析了我国渤黄海冬季海温的时空分布特征,探讨了同期东亚环流场及前期太平洋海温场与渤、黄海冬季海温典型空间分布型态的相关关系。分析结果表明,渤黄海冬季海温具有4类典型的空间分布型式,且均具有显著的准2a振荡周期。东亚地区冬季高、中、低纬位势高度场的异常分布型态及我国近海低层环流系统之间的相互配置对渤黄海冬季海温分布型有显著影响;同时,前期太平洋关键海域海温异常的不同配置是渤黄海冬季4类典型海温异常型态的前兆强信号。     

渤海冬季环流形成机制动力学分析及数值研究

采用涡流方程,海面实测风力应力分布和二维数值方法,对渤海冬季环流形成机制进行了研究,结果表明,渤海冬季海面风应力分布东岸大,西岸小,又因海底十分平坦,从而风应力切变形成的负涡度,成为渤海中部及辽东湾海流呈顺时针向流动的主要驱动机制。当考虑海面实测风应力分布,潮余流和开边界入流等条件时,用二维数值方法模拟的渤海冬季环流,与实测吻合良好,一系列数值实验进一步表明：上述关于渤海环流形成机制的动力学分析是     

边界条件对北太平洋海盆尺度环流模式的影响

采用Stevens开边界条件,将一个闭边界海盆尺度环流模式改造成开边界模式,对20°S以北太平洋大尺度环流进行了系统模拟。考察了开边界和不同等密面扩散系数对北太平洋环流和温盐结构的影响。模式较好地再现了太平洋大尺度环流特征,模拟出了表层赤道流系(包括北赤道流、黑潮和北太平流)以及对应的顺时针环流,同时还较好地反映了温盐场的基本分布特征。从年平均的纬向平均温度和盐度的断面分布可以看出,温跃层深度呈“W”型分布,在亚极地海区有一个梯度比较大的盐度锋区。南边界打开后使得模拟的北太平洋中层水温度和盐度更低,低盐水舌加深和向南延伸加强,更加接近观测值。增加沿等密面扩散系数后得到的中层水强度更大,尤其是34.6等盐线更接近观测资料。质量输运流函数分布表明,赤道两边各有一个翻转区,亚极地地区也存在一个浅的翻转区,打开南边界可以消除因为闭边界存在产生的假的下沉流,这些都为将来进行示踪物模拟打下基础。