基于FVCOM的渤海冬季三维风生环流数值模拟

利用FVCOM海洋模型以及MM5气象模式预报风场,对渤海冬季三维风生环流进行了数值模拟,结果显示:渤海风生环流具有显著的三维结构,表层基本沿风向运动,量值在5~10 cm/s,海峡处流速可达15 cm/s,底层有明显的补偿流,量值<3 cm/s;深度平均流环流状态明显,渤海海峡海流北进南出,渤海中部以及辽东湾为一顺时针环流,渤海湾以及莱州湾基本呈逆时针环流。文章通过对比实验,进一步讨论了海面风应力以及海底地形对渤海环流的不同影响,得出:在渤海中部风应力的切变涡度是形成顺指针流型的主要驱动力;除渤海中部以外,渤海冬季流型受地形作用的影响要大于海面风场的切变涡度。     

北部湾环流数值研究

为了研究北部湾的环流分布特征,使用数值模拟方法,模拟北部湾冬,夏季三维流场流态分布。结果表明：北部湾冬季的正压,斜压流场均由一气旋性环流控制;夏季的正压流场由一反气旋性环流控制;斜压流场未形成明显的闭合环流;北部湾夏季海水斜压性对环流的贡献比冬季的大。     

基于HYCOM的风生大洋环流模拟及季节变化分析

基于垂向混合坐标系统的海洋模式HYCOM建立了全球大洋气候态环流场.在此基础上与前人研究工作进行对比,分析和讨论了全球风生大洋环流场的季节变化情况.从模拟结果看该模式具有较好的模拟能力,可以合理地模拟南极绕极流、赤道流系、黑潮和湾流等世界各主要大洋流系.从断面温度场、流函数分布和断面流量场等分析显示:南极绕极流堪称世界最强流,湾流整体强于黑潮,3者都具有夏季增强、冬季减弱的特点.HYCOM模式在国外的研究方兴未艾,而在国内的应用尚处在起步阶段.本文通过对该模式的介绍和结果分析,向读者推荐使用该模式.     

洪泽湖风生流数值模拟

湖流是湖泊中污染物质扩散，悬浮物沉降及输移等的主要水动力学要素，造成湖水运动的成因机制很复杂，其中风生流是重要形式，本文通过构造一个二维闭边界数值模拟，对不同风情下的洪泽湖湖流流态进行模拟研究，探讨其入流较小，沿岩各闸关闭的枯季情况下的风生流特征。     

南海冬季环流数值模拟

用已成功地模拟了大尺度环流和黑潮的三维、斜压以及具自由海水表面的数值模式,模拟了冬季南海海流场、温度场和海面高度场。所用网格为０．２５°×０．２５°,垂直方向分为６层：除巴士海峡和台湾海峡外,其它边界假设为封闭;巴士海峡和台湾海峡的边界值用已模拟的大尺度环流值。模拟结果基本上反映了南海冬季环流的特征。枞模拟结果可知,黑潮从巴士海峡南进入南海后,其大部分又从２１°Ｎ以北返回大洋。巴士海峡西侧的气肇型     

南海冬季环流数值模拟

用已成功地模拟了大尺度环流和黑潮的三维、斜压以及具自由海水表面的数值模式,模拟了冬季南海流场、温度场和海面高度场。所用网格为0．25°×0．25°,垂直方向分为6层;除巴土海峡和台湾海峡外,其它边界假设为封闭;巴士海峡和台湾海峡的边界值用已模拟的大尺度环流值。模拟结果基本上反映了南海冬季环流的特征。从模拟结果可知,黑潮从巴士海峡南部进入南海后,其大部分又从对21°以北返回大洋。巴士海峡西侧的气旋型环流似乎具有相对的独立性;当然,涡旋东侧在巴士海峡的N向流可能与黑潮水混合,而且从这支流中分离出－小支流继续向北,汇入到“南海暖流”中。黑潮水虽然大部分返回太平洋,但是巴士海峡西侧的气旋型环流是由巴士海峡处的黑潮诱发的,南海海底地形对南海环流的形态（特别是对“南海暖流”的形成）有很大的影响。     

渤海冬季风生环流的年际变化特征及机制分析

为探究渤海冬季风生环流的年际变化及机制,在近35年NCEP CFSR大气强迫下,利用ROMS海洋模式对渤海冬季流场进行了高分辨率的数值模拟。模式结果基本重现了已知的渤海冬季风生环流的主要特征。渤海冬季深度平均流场的EOF结果显示:首先,第一模态中风向的改变引起了一个环绕整个渤海的环流结构变化;其次,第二模态反映了渤海冬季环流存在的线性增强趋势与风场增强有关,尤其在1995年之后。从模式结果中发现,风场对渤海冬季流场存在的年际变化起到重要作用,风向的偏转对环流年际特征的影响强于风速变化。     

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。     

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。     

北部湾三维风生及密度流模拟

将Casulli差分格式引入三维物理海洋模型计算,模拟了北部湾风生流及密度流.模拟结果表明,夏季西南季风在北部湾导致一个顺时针环流,夏季海水密度梯度导致一个逆时针方向的环流,密度流明显强于风生流;冬季东北寒潮导致一个逆时针环流.模拟结果不支持北部湾夏季为一顺时针环流、冬季为逆时针环流的传统结论,而支持终年为逆时针环流的观点.     

Numerical Simulation of the Gulf Stream and the Deep Circulation

The Gulf Stream system has been numerically simulated with relatively high resolution and realistic forcing. The surface fluxes of the simulation were obtained from archives of calculations from the Eta-29 km model which is an National Center for Environment Prediction (NCEP) operational atmospheric prediction model; synoptic fields are available every 3 hour. A comparison between experiments with and without surface fluxes shows that the effect of the surface wind stress and heat fluxes on the Gulf Stream path and separation is closely related to the intensification of deep circulations in the northern region. Additionally, the separation of the Gulf Stream and the downslope movement of the Deep Western Boundary Current (DWBC) are reproduced in the model results. The model DWBC crosses under the Gulf Stream southeast of Cape Hatteras and then feeds the deep cyclonic recirculation east of the Bahamas. The model successfully reproduces the cross-sectional vertical structures of the Gulf Stream, such as the asymmetry of the velocity profile, and this structure is sustained along the downstream axis. The distribution of Root Mean Square (RMS) elevation anomaly of the model shows that the eddy activity of the Gulf Stream is realistically reproduced by the model physics. The entrainment of the upper layer slope current into the Gulf Stream occurs near cross-over; the converging cross-stream flow is nearly barotropic. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

北部湾三维风生流及密度流模拟

将Casulli差分格式引入三维物理海洋模型计算，模拟了北部湾风生流及密度流。模拟结果表明，夏季西南季风在北部湾导致一个顺时针环流，夏季海水密度梯度导致一个逆时针方向的环流，密度流明显强于风生流；冬季东北寒潮导致一个逆时针环流。模拟结果不支持北部湾夏季为一顺时针环流、冬季为逆时针环流的传统结论，而支持终年为逆时针环流的观点。     

Three-D numerical simulation of wind-driven current and density current in the Beibu Gulf

The Beibu Gulf circulation plays an imPOrtant role in the long--term water rnass transportinside the gulf. It is also closely related to the Guangxi untal water mass transport and self-purification. Hence, it is of practical imPOrtance to study the circulation in the gUlf. The cir-culation in the gUlf is very comlicated, and is rnainly gOverned by wind, water density gradi-ent, the current outside the gulf and the bathpoetry. In spring, a cold water rnass generatesln the center of the gulf…     

北部湾环流和沉积物输运的数值模拟

研究环流和沉积物输运对北部湾的环境保护和资源开发十分重要。本文使用区域海洋模型（ROMS）,研究了北部湾海域的季节环流、沉积物输运以及长期的地形演变过程。展示了湾内冬季和夏季都存在逆时针环流,冬季的风生环流比夏季强的特征。悬沙浓度较大值主要分布在琼州海峡、海南岛西侧海域,以及越南沿岸、雷州半岛沿岸等近岸地区。沉积物在琼州海峡附近表现为在冬季由东向西输运,夏季则相反;在琼州海峡西口处,沉积物全年以西向输运为主。结果显示,北部湾内沉积物输运主要由潮流引起的再悬浮控制。侵蚀和淤积的分布模式为：（1）湾内大部分区域侵蚀淤积不明显,（2）琼州海峡两侧口门附近淤积比较明显,（3）琼州海峡内深槽侵蚀严重,（4）海南岛西侧海域存在侵蚀和淤积交替发生区域。     

北部湾海浪季节变化和驱动因素的数值模拟研究

基于NCEP CFSV2再分析风场驱动SWAN模型,对南海至北部湾为期1年的海浪逐时过程进行了数值模拟,利用Jason-2卫星和近岸浮标整年观测数据检验了模拟效果。在此基础上,评估了模型空间网格尺度对北部湾内波浪模拟的影响,分析了波浪的季节变化特征,辨析了局地风和南海传入浪对海湾波浪的驱动贡献。研究显示：（1）较Jason-2卫星观测值,有效波高模拟值的均方根误差和分散系数分别约为0.4 m和0.2;较北部湾湾顶近岸浮标逐时观测值,有效波高的均方根误差和分散系数分别约为0.2 m和0.4,平均波周期的均方根误差和分散系数分别约为0.6 s和0.2,平均波向的均方根误差约为30°;（2）空间网格分辨率为12'×12'的模型对北部湾20 m以深开敞海域波浪的模拟效果良好,模拟值较2'×2'模型的平均相对偏差在10%以下;（3）北部湾冬季盛行东北向波,夏季盛行偏南向浪,季风转换期盛行东南向浪,全年波浪在季风期强于季风转换期,冬季最强、冬夏转换期最弱;（4）局地风对北部湾波浪的驱动贡献自湾口向湾内增强,季风期强于季风转换期;南海传入浪的驱动贡献自湾口向湾内减弱,季风转换期强于季风期;海湾中部和北部的波浪以局地风为主控因素,海南岛南部和东部水域以传入浪的影响为主,海南岛西南水域受局地风和传入浪的共同控制。     

北部湾近海结构物污损生物研究

对海洋结构物而言,污损生物不仅增加其水下部位表面粗糙度,显著增大波浪所引起的动力载荷效应,sup>[1],而且还能改变金属腐蚀过程,引起局部腐蚀或穿孔腐蚀,并妨碍水下检测、保养和维修等工作的进行[2,3].因此,在开发利用海洋资源时,必须预先对特定海区污损生物群落的结构特点及发展趋势有所了解,以便人们经济、有效的角度选择防污手段和制定清除保养计划.     

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%。     

北部湾的环流和水团对季节性强迫的响应

In the past 20 a, the gulf-scale circulation in the Beibu Gulf has been commonly accepted to be driven by a wind stress or density gradient. However, using three sensitive experiments based on a three-dimensional baroclinic model that was verified by observations, the formation mechanisms were revealed： the circula- tion in the northern Beibu Gulf was triggered by the monsoon wind throughout a year; whereas the southern gulf circulation was driven by the monsoon wind and South China Sea （SCS） circulation in winter and sum- mer, respectively. The force of heat flux and tidal harmonics had a strong effect on the circulation strength and range, as well as the local circulation structures, but these factors did not influence the major circulation structure in the Beibu Gulf. On the other hand, the Beibu Gulf Cold Water Mass （BGCWM） would disappear without the force of heat flux because the seasonal thermocline layer was generated by the input of heat so that the vertical mixing between the upper hot water and lower cold water was blocked. In addition, the wind-induced cyclonic gyre in the northern gulf was favorable to the existence of the BGCWM. However, the coverage area of the BGCWM was increased slightly without the force of the tidal harmonics. When the model was driven by the monthly averaged surface forcing, the circulation structure was changed to some extent, and the coverage area of the BGCWM almost extended outwards 100%, implying the circulation and water mass in the Beibu Gulf had strong responses to the temporal resolution of the surface forces.     

北部湾入海河流营养盐的分布特征及入海通量研究

于2018年2月(枯水期)和8月(丰水期)对南流江、大风江、钦江、茅岭江和防城江等北部湾主要的入海河流开展调查,分析这些河流各形态营养盐的浓度特征及入海通量。结果表明,不同时期营养盐浓度差异较为明显,主要表现为枯水期防城江、茅岭江和钦江的营养盐浓度较丰水期高,而丰水期大风江和南流江的营养盐浓度高于枯水期,表明丰水期大风江和南流江污染较为严重。丰水期,${\rm {NO}}_3^- $是溶解态无机氮的主要成分,但枯水期防城江和大风江${\rm {NH}}_4^+ $比例升高。根据径流量资料和河流营养盐浓度,估算出2018年北部湾入海河流的氮和磷的入海通量分别为1014607 t和47929 t,其中溶解态无机氮占总氮的77%,${\rm {PO}}_4^{3-} $占总磷的40%。丰水期,南流江营养盐入海通量总体较高,其次是大风江,防城江、茅岭江和钦江的营养盐入海通量相对较小。枯水期,受区域污染影响,不同河流营养盐的入海通量变化较大。与历史对比,北部湾河流的营养盐入海通量显著升高,表明河流营养盐输入的升高可能是北部湾近海水体富营养化加重的重要因素。北部湾河流不同时期氮和磷输入量的差异,可能会对北部湾近岸及邻近海域生态系统产生较大影响。