台湾岛东北海域潮致内孤立波二维数值模拟

现场观测和卫星遥感SAR图片均表明,台湾岛东北海域存在大量复杂的、无规则的内孤立波(列)。本文采用完全非线性非静力平衡的MITgcm模式,分别采用M2和K1分潮驱动,对该海域内孤立波的生成过程及其机制进行了二维数值模拟研究。研究揭示,该海域的内孤立波主要源于附近2个海槛处的潮地相互作用。正压潮流流经海脊时会激发内孤立波,潮流由退潮转换为涨潮时激发西向传播的内孤立波,由涨潮转换为退潮时则激发东向传播的内孤立波。通过对潮汐偏移及地形弗鲁德数的分析表明,内孤立波的产生机制是混合山后波机制。在海槛西侧,内孤立波在涨潮时向西传播,在落潮时受背景潮流的限制,西传速度明显减慢,甚至停滞;在海槛东侧,存在东传的第二模态内孤立波,并最终在向深海传播过程中逐渐消亡。本文设计了6个敏感性试验,以考察不同因子对内孤立波的生成和传播过程的影响。不同分潮驱动的数值实验表明,此区域的内孤立波主要是由半日分潮M2引起的,由于靠近全日分潮的临界纬度,单独的K1分潮不激发内孤立波。其他敏感性实验显示,海水层化对内孤立波的生成和传播有较大影响;科氏力对内孤立波的传播速度有一定的影响。     

环台湾岛海域冬季水文要素的数值模拟

本文利用POM模式对环台湾岛海域冬季的水文要素进行了数值模拟,对有代表性的水平环流、温度场和上升流三个要素所进行的分析表明:模式再现了台湾岛东岸的高温高盐强流速区即黑潮,黑潮在冬季并无直接进入台湾海峡的分支存在;西岸的东北向流在冬季各个层次上都存在,台湾东北部的冷涡模拟与实况较为一致。温度场和上升流的分布与水平环流有很好的对应关系。本文还进一步验证了前人的一些研究成果,并对一些特殊物理现象的成因进行了定性解释。     

黑潮对环台湾岛海域温跃层影响的数值研究

利用97版POM海洋模式，本文分别对有、无黑潮影响环台湾岛海域三维温度结构进行数值计算，经对比分析得出，由于黑潮的流入，致使整个海域次表层冬季平均水温比无黑潮影响时提高了5－6℃，黑潮对台湾岛东部深水区的水洋跃层有决定性作用，并对台湾海峡及其南部浅水区的季节性温跃层的强度有一定影响。     

海面风场对环台湾岛海域温跃层的影响

本文首先给出了环台湾岛海域的海表风场计算方法和海表风应力的参数化。在此基础上，把该研究海域分为四个区域，用对比的方法分析由POM模式所得到的数值结果，讨论了海表风应力对该海域不同类型温跃层的具体影响。主要结果如下：海表风应力是影响温跃层的动力因子，对季节性温跃层的深度和强度均有重大影响，但对大洋温跃层的影响不大；海面风场作用数值计算与实际风场误差不大，故可以用计算所得的风场来代表实际风场作实验对比分析；海表风应力较小时有利于温跃层的发展加强，风应力较大时温跃层将减弱消失。     

环台湾岛海域全日分潮的特征和潮汐、潮流的综合性质

用97版POC海洋模式，对环台湾岛海域的全日分潮和整个潮汐，潮流综合特征进行三维数值研究。研究海域全日分潮是由太平洋传入的，且来自台湾岛北部海区传入的潮波穿越海峡。由吕宋海峡传入的全日分潮对维持南海的潮运动起着重要作用。全日分潮最大流同时线分布表层有5个圆流点，其中4个本文首次得到。台湾海峡及其以北海区和台湾东部洋区为不规则半日潮区，台湾东南为全日分潮为主的混合潮区。台湾岛北部为气旋式余流涡旋区，环绕台浅滩为反气旋余流涡旋区，澎湖水道开始的转向流预示着海峡及其邻近海区的涨潮流或落潮流的来临。     

利用TOPEX卫星高度计资料分析台湾岛周边海域巨浪和大风特征利用TOPEX卫星高度计资料分析台湾岛周边海域巨浪和大风特征

卫星高度计实现了对全球性或区域性的海洋参量的实时监测,TOPEX卫星高度计提供了迄今为止时间序列最长、数据质量最高的全球海面风速和有效波高的同步观测资料。利用TOPEX卫星高度计资料,分析了有效波高4 m以上的巨浪在台湾岛周边海域的时空分布特征,结果表明台湾岛周边海域巨浪的分布具有明显的季节特征。每年平均有效波高最大值大多数出现在夏季,春季是1 a中有效波高最小的季节,而秋季和冬季是巨浪出现频率最高的季节。波高大于6 m的巨浪大都出现在台湾岛东部及东北部海域,在南部海域出现较少。     

利用TOPEX卫星高度计资料分析台湾岛周边海域巨浪和大风特征

卫星高度计实现了对全球性或区域性的海洋参量的实时监测,TOPEX卫星高度计提供了迄今为止时间序列最长、数据质量最高的全球海面风速和有效波高的同步观测资料。利用TOPEX卫星高度计资料,分析了有效波高4m以上的巨浪在台湾岛周边海域的时空分布特征,结果表明台湾岛周边海域巨浪的分布具有明显的季节特征。每年平均有效波高最大值大多数出现在夏季,春季是1a中有效波高最小的季节,而秋季和冬季是巨浪出现频率最高的季节。波高大于6m的巨浪大都出现在台湾岛东部及东北部海域,在南部海域出现较少。     

基于FVCOM的獐子岛附近海域三维潮汐潮流数值模拟

基于采用不规则三角网格的海洋模型FVCOM(An Unstructured Grid, Finite Volume Coastal Ocean Model), 对獐子岛附近海域的潮汐、潮流进行了精细化数值模拟研究, 模拟的潮汐、潮流与实测值符合良好, 表明建立的该海域精细化潮汐潮流数值模型合理可靠。依据计算结果绘制了M2、S2、K1和O1分潮的同潮图和潮流椭圆图, 并对该海域潮汐潮流特征进行了系统分析。结果表明, 獐子岛附近海域的潮汐主要以规则半日潮为主, 水平潮流多为旋转流, 旋转方向大部分为逆时针; 近岸海区和水道之间多为往复流, 在大鹿岛以南海域也存在一往复流的区域。在123.75°E以东存在一顺时针旋转的区域。由潮余流场的特点可看出, 獐子岛等各岛屿周围均形成气旋式的绕岛流, 流速一般位于8—12cm/s之间, 离岸线较远的外海区域余流较小, 只有1—2cm/s。本文所得结论, 有助于增加对整个獐子岛海域潮汐潮流特性的全面认识。     

大连附近海域潮汐潮流的三维数值模拟

在POM的基础上，建立了一个。坐标系下的三维斜压预报模式，采用细网格，考虑海底摩擦系数的影响，以实测资料为基础，对大连附近海域的潮汐潮流进行了数值模拟。从单点潮位验证、单点潮流验证、流场的变化规律等多方面的模拟情况看，预报结果具有很高的精度，可以为海洋测量和航海等工作提供三维实时的动态变化规律。     

台湾岛周边海域近16a来海平面变化研究

利用1992年10月至2008年6月的卫星高度计融合资料对台湾岛周边海域（20°～28°N,117°～124°E）多年海平面变化进行分析.研究结果表明：（1）采用改进的月平均水位周期信号的谱分析方法计算多年来台湾岛周边海域海平面年均上升速率为0.34±0.02 cm/a,与该海域内的潮位站结果较为一致.（2）台湾岛周边海域海平面高度变化以1 a周期变化为主,其次为0.5 a、准2 a周期变化.（3）通过计算海平面异常的标准差得出多年来台湾海峡西南部海域海平面波动最为激烈.（4）分析了台湾岛周边海域海平面4个季节的变化情况,指出台湾岛周边海域海平面季节变化的主要驱动力是风场.     

Numerical simulation of characteristics of semidiurnal tidal waves in sea region around Taiwan

INTRODUCTIONNumerica comutation and simu1ation of tidal waves in the closed ocean of China havebo greatly imProved in recent years. As far as the method Of numerica comPU8tion are con-cemed, we can divide them into two classes: beundary va1ue methed and initial value methed.The fOrmer needs the tidal level value of coast beund8ry and the side beundary of water shOuldbe given, and its calculative result dePends on the reliability of boundary value. The rnan-madeermr, caed by getting the…     

Numerical study of the influence of Kuroshio Current on the thermocline in the sea area around Taiwan Island

1 INTsoDUcrIONTemperature is one of the most impoFtant essential factors of ocean, and its verticalstructure, especially the phenomenon ofthermocline, is concerned by military and manufacturepractices at all times. There are two classes of research methods for thermocIine, statisticmethod and numerical method. In recent years, more attention has been paid to the latterwhich becomes the primary development direction. Since Munk et al (1948) pot forward1-D model of thermocline at steady sta…     

渤海潮波系统的数值模拟

利用二维非线性潮波方程组,讨论了渤黄海主要分潮(全日潮、半日潮及浅水分潮) 数值模拟中的有关问题。数值模拟中同时考虑了4个主要分潮(M2,S2,K1,O1)和两个浅水分潮(M4,MS4)。分析表明,在渤黄海潮波系统数值模拟中,稳定后选取14 d的数值模拟结果进行调和分析能够取得最佳(最合理)的调和分析结果。计算出调和常数的模拟值与实测值之差的绝对平均值:M2分潮的振幅差为4cm,迟角差为3.3°,S2分潮的振幅差为2cm,迟角差为4.2°,K1 分潮的振幅差为1cm,迟角差为3.7°,O1分潮的振幅差为2 cm,迟角差为5.5°。实验结果较好地体现了渤黄海潮波系统的特征。     

罗源湾潮流数值计算

研究罗源湾潮汐、潮流及潮波的传播,对罗源湾的开发及海岸工程建设具有一定的实际意义。为系统地了解罗源湾的潮汐、潮流状况,采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立罗源湾海域二维变边界潮流数值模型,通过计算得到同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。该海湾海流具往复流性质,潮汐、潮流均属正规半日潮,最大流速发生在可门水道。     

感潮河段潮流数值计算

应用圣维南方程组、普赖斯曼隐格式及双扫描解法等提出了感潮河段洪潮遭遇的非恒定流数值计算模型，并对感潮河网中所常见的边界条件进行了分析研究。计算与实测结果比较表明，所采用的方法有效可行。     

北部湾潮汐潮流的数值模拟

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,对北部湾的潮汐潮流进行数值模拟。选用不同的海底摩擦系数、海底粗糙度系数以及水平湍流摩擦系数进行数值试验。试验结果表明,当海底摩擦系数取2×10-3～3×10-3,海底粗糙度系数取1×10-3～2×10-3m,而水平湍流摩擦系数取1×102～5×103m2/s时,模拟所得潮汐、潮流结果与实测数据吻合较好;并由此对北部湾的潮汐、潮流和潮余流等特征进行了分析。还给出了垂直湍流黏滞系数呈抛物型的分布特征。对该海域的水动力状况有了进一步的了解,为该海域的环境保护规划提供了科学依据。     

舟山绿色石化三维潮流特性数值研究

本文基于MIKE3平台建立宁波、舟山及其附近海域三维水动力模型,通过与实测数据进行潮流验证的基础上,对比了三维模型与二维模型的区别,并主要对舟山绿色石化三期围垦工程实施前后周边潮流场的变化影响进行了预测分析。结果表明：（1）同样的初始条件下,二维模型和三维模型的潮位和潮流验证结果都是良好的,而在某些情况下二维数值结果更接近于实测值;（2）三维垂向上的流速分布呈现出随水深增加而减小的趋势,总体上潮流拟合效果较好,其中0.6H水深以下的流速相对误差结果在10%～15%之间,考虑模型可能受未考虑风场和波浪影响的缘故,局部测站表层计算流速较实测值稍大;而垂向上的流向分布近乎一致;（3）围垦工程前后并未对工程周边潮流场有明显影响,仅在大鱼山岛东北侧、东南侧和西北角受“截弯取直”和小岛屿间水道围堵的影响,有局部潮流形态的改变。整体上看,以顺应岸线方向上的围垦工程布置方案会对局部近岸潮流产生影响,对外海大范围潮流场的影响几乎不计。     

北部湾潮波数值研究

利用普林斯顿海洋模式(POM08)建立了北部湾及其临近海区潮汐潮流数值模式,模拟了K1,O1,M2和S2这4个主要分潮,分析了模拟的潮汐和潮流分布特征,从潮波能量的角度讨论了琼州海峡对北部湾潮波系统的影响,并给出北部湾潮能的耗散情况。研究表明,北部湾是典型的全日潮海区,K1和O1分潮在南部湾口形成半个旋转潮波系统,无潮点位于越南顺安附近岸边。琼州海峡中的欧拉潮汐余流为西向流,潮余流造成的水通量约为0.034×106m3/s;余流出海峡西口后,先折向北,然后转向南流出湾外。研究海区中两个强潮流区分别位于琼州海峡和海南岛的西侧,同时这也是两个潮能的高耗散区。北部湾的潮能自南部湾口由外海传入,通过西口涌入琼州海峡,到达海峡东口时日潮波的能量已基本耗散殆尽,在海峡内耗散的4个分潮的潮能约为3.33 GW,相当于北部湾潮能耗散量的35%左右。数值试验表明,琼州海峡作为潮能耗散的重要海区,其存在对于北部湾潮波系统的形成具有较大影响。计算了底边界潮能耗散,结果表明在北部湾和琼州海峡,底边界耗散的潮能分别占该海区总耗散的83%和80%。     

Numerical simulation of sediment lifted by waves and transported by tidal currents

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｌｉｆｔｅｄｂｙｗａｖｅｓａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄｂｙｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔｓ￥ＣａｏＺｕｄｅａｎｄＷａｎｇＧｕｉｆｅｎ（ＴｉａｎｊｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＴ...