Co-oscillating and independent tides of the Japan Sea

The generation of tides in the Japan Sea is investigated with relation to the tidal volume fluxes at the attached straits, which are estimated with the observed tidal current data. After the tides are separated into the co-oscillating tides induced by the tidal volume fluxes and the independent tide by the tide-generating force, their contributions to the Japan Sea tides are clarified using a one-dimensional tidal model.For the semidiurnal tide, the co-oscillating tide by the Tusima Strait is dominated in all of the area except the gulf of Tartary, and those by the Tugaru and Soya Straits are not effective anywhere. In the gulf of Tartary, the amplitude of the independent tide is the same as that of the co-oscillating tide attributed to the Tusima Strait.For the diurnal tide, the independent tide is not effective anywhere. The co-oscillating tide by the Tusima Strait is largest and those by the Tugaru and Soya Straits are also influential. In particular, the shifting of the diurnal amphidromic point to the Korean side is caused by the latter.     

基于调制不稳定性的吕宋海峡内孤立波生成机理探讨

The South China Sea (SCS) is a hot spot for oceanic internal solitary waves due to many factors, such as the complexity of the terrain environment. The internal solitary waves in the northern SCS mainl...     

莫桑比克海峡及其邻近海区正压潮流数值模拟与能量收支分析*

莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M₂分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S₂分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M₂和S₂半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M₂ (S₂)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S₂分潮潮能通量的量级大约为M₂分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M₂ (S₂)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。     

印度尼西亚海内潮生成及传播过程研究*

文章采用三维海洋模式MITgcm, 对印度尼西亚海(简称印尼海)内潮的生成和传播过程进行了研究。研究结果表明: 1)苏拉威西海和西北太平洋地区的内潮呈现明显的全日潮信号; 望加锡海峡、翁拜海峡、东北印度洋、帝汶海等站位的内潮呈现明显的半日潮信号; 2)印尼海区内潮的标准化振幅在苏拉威西海、望加锡海峡、翁拜海峡、马鲁古海、班达海、东北印度洋和西北太平洋地区均在温跃层附近达到最大, 约为20~40m; 在帝汶海地区在水深200m附近达到最大, 约为25~30m; 3)桑岭、斯兰海、翁拜海峡和帝汶海是主要的内潮生成区域, 内潮能通量达40kW·m^-1; 4)苏禄海的内潮能量主要来自于局地正压潮的转化, 苏拉威西海和班达海的内潮能量则主要来自外部的传入。     

琼州海峡中间断面冬季水量输运计算

琼州海峡是海南岛与雷州半岛之间重要交通通道,也是南海与北部湾两个海区水交换通道。最大涨落潮流速位于海峡北部和中部,且涨潮流速小于落潮流速;余流方向从东向西,最大余流位于北部;大潮期间向西输运从而进入北部湾的水体是0.0484Sv,小潮期间向西输运的水体则减少到0.0195Sv。向南的水量输运,大潮期间为0.1001Sv,小潮期间则降到0.0598Sv。向南输运的水量是由于海峡中间存在一个气旋环流引起的。     

台湾海峡及其邻近海域潮汐数值计算

建立二维潮波模式,模拟了台湾海峡及其邻近海域（18～30°N,110～130°E）八个主要分潮（M2、S2、K1、O1、P1、Q1、K2、N2）,并利用中国大陆及环台湾岛20多个潮位站的实洲资料进行验证,计算结果与实测值吻合良好。此外,给出了八个主要分潮的同潮图,并逐个讨论了潮汐特征。结果艟示：（1）台湾海峡中的潮波运动是北部蜕化了的旋转潮波系统和南部的前进潮波系统共同作用的结果。（2）半日分潮南、北两支潮波在台湾海峡中部汇合,而今日分潮则在台湾海峡南部海域汇合后继续朝西南方向传播。（3）半日分潮振幅最高值发生在福建省湄洲湾－兴化湾一带,全日分湖最高值则出现在雷州半岛以东一带近岸海域。（4）N2、K2和O1、P1、Q1分湖的振幅、迟角分布分别同M2与K1分潮的整体分布趋势相似。     

潮汐和风对马六甲海峡海流的影响

基于非结构有限体积法海洋模型FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model), 建立了马六甲海峡及其毗邻海域高分辨率水动力数值模型, 研究了风和潮流作用下的余环流结构以及水体输运特征。结果表明, 马六甲海峡航道中央潮流运动以往复流为主, 边缘存在旋转流; 主要研究区域内落潮流速略大于涨潮流速, 东南窄道处流速最大; 因峡道束窄变浅, 在涨落潮过程中潮流发生汇聚与分离; 主要研究区域东南段存在3个显著的潮致余环流; 东北季风驱动时模型响应为海峡海流整体向西北方向流动, 西南季风时反之; 季风期间潮致表层余环流结构被破坏, 但底层余流仍存在水平环流结构, 且随着风速增加, 底层余环流的数目、大小、形状、位置均会产生变化; 季风过渡期余环流结构也会发生部分改变, 尤其是小潮期间风场影响效果显著。     

台湾海峡的海洋沉积环境研究进展

台湾海峡足我国量大的海峡,也是南海与东海进行物质和能量交换的主要通道.区域内地震、台风等灾害多发,潮流作用较强,同时受黑潮分支、南海暖流和东海环流等多种水系的影响,众多的山溪件中小型河流从海峡两侧流入海洋,为海洋沉积环境的研究提供了一个天然的实验场.基于台湾海峡的沉积环境分区、台湾海峡潮成沙脊的沉积环境、山溪性河流入海...     

台湾海峡M_2分潮的三维数值模拟

本文利用普林斯顿海洋模式对台湾海峡 Ｍ ２ 分潮作了分辨率较高的三维数值模拟。在较准确地模拟了潮汐分布的基础上,研究了 Ｍ ２ 分潮流椭圆分析、最大流同时线分布、潮流场的水平及垂直结构,最后还给出了 Ｍ ２ 分潮余流、余水位的分布。结果表明, Ｍ ２ 分潮最大流同时线在海峡中部同时形成密集区和一个圆流点;构成海峡潮波系统的两股潮波中,南支潮波的影响似超出了以往所认为的范围;最大潮流仅在近海底处急剧减小,最大流方向随深度增加右转,到近底层又向左转;潮汐余流和余水位均较弱,仅在澎湖水道、台湾浅滩附近余流较大。     

福建海坛海峡赤潮灾害潜在生态风险评估

基于赤潮灾害风险评估理论和海坛海峡的浮游生物与水文常规监测数据, 采用层次分析法(AHP, Analytic Hierarchy Process)构建了海坛海峡赤潮灾害风险评估指标体系, 运用熵值法与变异系数法组合赋予权重, 建立了较为合理可信的评估模型, 并初步给出了海坛海峡赤潮灾害生态风险等级区划图。结果表明: 春季, 中级-较高级风险区主要分布在海峡北部, 海峡南部主要为低风险等级; 夏季, 较高级风险区存在于南部, 绝大部分海区属低风险海域; 秋季, 以低中风险等级为主, 中级风险区主要分布在海峡的西北部与东南部; 冬季, 较高级与高级风险海域位于海峡的西北部和东北部。研究海域的富营养化程度较高, 且富营养化指数权重较大, 减少氮磷入海可降低致灾、孕灾危险度, 进而能够降低赤潮灾害发生的风险。通过多年的赤潮事件结合验证表明, 赤潮发生的时空特征与致灾危险度分布具有较好的关联性。     

基于FVCOM的南海北部海域潮汐潮流数值模拟

基于非结构三角形网格的FVCOM(finite-volume coastal ocean model )数值模型, 对南海北部海域的潮汐、潮流进行了精细化数值模拟研究, 并根据模拟结果详细分析了M2, S2, K1, O1 分潮的潮汐和潮流特征。研究结果表明: 神泉港到甲子港海域表现为正规全日潮性质, 珠江口附近海区潮汐以不正规半日潮为主, 其他海域主要表现为不规则全日潮; 陆架海域和深水海域主要表现为往复流, 陆架坡折区存在较强的旋转流, 陆架坡折区为不规则半日潮流和不规则全日潮流的分界线; 东沙群岛附近海域以不规则全日潮流为主, 旋转方向为顺时针; 整个海域的最大流速分布与等深线基本平行, 东沙群岛附近速度明显变大, 最大值出现在台湾浅滩附近, 最大值超过70 cm/s; 南海潮波系统以巴士海峡传入的大洋潮波为主, 分为三支潮流, 以不同的形式进出南海北部海域; 余流在台湾浅滩附近达到最大, 超过6 cm/s, 自南向北进入台湾海峡, 近岸余流自东向西沿岸流动。本研究在东沙群岛周边的模拟结果与前人基于实测资料的分析吻合较好, 并且由于采用了高精度的三角网格, 本文对东沙群岛周边海域的潮汐潮流结构和性质的刻画和分析是迄今为止较为精细的, 同时本研究还提高了对沿岸验潮站调和常数的模拟精度。     

琼州海峡潮流能资源的数值模拟评估

近年来,我国能源消耗量不断的增长使我们更加重视可再生能源的开发利用,而我国近海拥有复杂的海岸线和广阔的大陆架,其中许多海域蕴藏着丰富的潮流能资源。潮流能资源评估则是其电站站址选择、发电量预测等工程设计的首要工作。结合两个站位的潮流实测数据,本文利用FVCOM海洋环流数值模式较好的模拟了琼州海峡潮波传播状况,分析了该海域潮流能资源水平分布规律和时间变化特征,初步估算了该水道的潮流能的理论蕴藏量,并采用FLUX方法对该水道的技术可开发量进行了评估。结果表明,琼州海峡中心海域功率密度高,两岸资源低;可能最大流速、大潮年平均最大功率密度、小潮年平均功率密度和年平均功率密度等特征值分布基本相似;其丰富区域出现在海峡东口南部海域以及海峡中部海域,其中东口南部海域可能最大流速可达4.6 m/s,表层流大潮年平均最大功率密度为5996 W/m²,小潮平均最大功率密度仅为467 W/m²,年平均功率密度为819 W/m²,代表点超过0.7 m/s的潮流流速年统计时间约为4717 h;海峡潮流能资源理论蕴藏量为189.55MW,利用FLUX、FARM、GC方法得到该水道的潮流能可开发量分别为249GW/yr、20.2GW/yr和263GW/yr。     

南海及邻近海峡垂向位移负荷潮和自吸?负荷潮

本文采用Green函数方法,基于高分辨率南海海潮模型、DTU10全球海洋潮汐模型以及Gutenberg-Bullen A地球模型计算了南海及邻近海峡的负荷潮。结果表明,M₂垂向位移负荷潮振幅最大值出现在台湾海峡,其值超过18 mm;另一个极大值区出现在加里曼丹岛西北外海,其值超过14 mm。K₁和O₁垂向位移负荷潮振幅在南海南部最大,分别超过18 mm和14 mm;另一个极大值区出现在北部湾,振幅超过8 mm。在研究海区内,全日潮的垂向位移负荷潮不出现无潮点。自吸?负荷潮分布特征与垂向位移负荷潮相近,其振幅大约是垂向位移负荷潮的1.2～1.7倍,其位相与垂向位移负荷潮基本上相反。M₂自吸?负荷潮最大振幅值也出现台湾海峡和加里曼丹岛西北外海,其值分别超过24 mm和18 mm。     

台湾海峡西侧海湾-岛屿系统影响下的流场年季变化——以南日水道为例

台湾海峡地理位置独特,西侧海域海湾 岛屿系统普遍发育,显著影响了海域流场分布。同时,海峡西岸经济区的快速发展对区域海洋动力环境背景场及其变化的精细认识提出了更高的要求。福建莆田南日岛西侧南日水道是连通兴化湾与平海湾的主要水道,是区域海洋动力环境的“咽喉”所在,在区域海洋环境保护与科学开发利用中居于至关重要的位置。为了全面认识台湾海峡西侧海湾 岛屿系统影响下区域海洋动力环境背景场的年季变化,本研究利用布放在南日水道的座底观测系统获得的周年海流资料,结合同期气象风场资料,通过数据统计分析、调和分析、滤波处理和小波变化等手段,研究了南日水道内海流的季节变化规律和驱动余流的动力要素,初步探讨了热带气旋等对海洋动力演化过程的影响。研究结果表明,研究海域潮流为不正规半日浅海潮流,并具有明显的半月周期,涨潮流大于落潮流,涨潮流主方向为 WNW 向,落潮流主方向为 SE—ESE向。旋转谱结果表明,研究海域以半日潮为主,逆时针能量强于顺时针,惯性周期无明显的谱峰。潮流强度的季节变化特征为冬季最强,秋季、春季次之,夏季最弱。夏、秋季的余流流速较其他季节明显偏大,表层余流有明显的季节特征,底层余流全年为北向流。观测点余流主要由风引起,二者有很好的相关性,但频率统计结果显示二者方向不一致,表明余流在地形的作用下发生了转向,其中潮致余流对表层余流贡献较小。小波能量图表明,双台风（热带气旋）期间风和余流均存在1 d及6 d左右的周期信号,二者密切相关。本研究成果对于区域海洋环保以及海域科学开发与应用具有重要的现实意义。     

台湾海峡及其邻近海域潮汐数值计算

建立二维潮波模式,模拟了台湾海峡及其邻近海域(18-30°N,110-130°E)八个主要分潮(M2、S2、K1、O1、P1、Q1、K2、N2),并利用中国大陆及环台湾岛20多个潮位站的实测资料进行验证,计算结果与实测值吻合良好.此外,给出了八个主要分潮的同潮图,并逐个讨论了潮汐特征.结果显示:⑴台湾海峡中的潮波运动是北部蜕化了的旋转潮波系统和南部的前进潮波系统共同作用的结果.⑵半日分潮南、北两支潮波在台湾海峽中部汇合,而全日分潮则在台湾海峽南部海域汇合后继续朝西南方向传播.⑶半日分潮振幅最高值发生在福建省湄洲湾—兴化湾一带,全日分潮最高值则出现在雷州半岛以东一带近岸海域.⑷N2、K2和O1、P1、Q1分潮的振幅、迟角分布分别同M2与K1分潮的整体分布趋势相似.     

Accuracy assessment of global ocean tide models in the South China Sea using satellite altimeter and tide gauge data

In this study, to meet the need for accurate tidal prediction, the accuracy of global ocean tide models was assessed in the South China Sea (0°–26°N, 99°–121°E). Seven tide models, namely, DTU10, EOT11a, FES2014, GOT4.8, HAMTIDE12, OSU12 and TPXO8, were considered. The accuracy of eight major tidal constituents (i.e., Q₁, O₁, P₁, K₁, N₂, M₂, S₂ and K₂) were assessed for the shallow water and coastal areas based on the tidal constants derived from multi-mission satellite altimetry (TOPEX and Jason series) and tide gauge observations. The root mean square values of each constituent between satellite-derived tidal constants and tide models were found in the range of 0.72–1.90 cm in the deep ocean (depth>200 m) and 1.18–5.63 cm in shallow water area (depth<200 m). Large inter-model discrepancies were noted in the Strait of Malacca and the Taiwan Strait, which could be attributable to the complicated hydrodynamic systems and the paucity of high-quality satellite altimetry data. In coastal regions, an accuracy performance was investigated using tidal results from 37 tide gauge stations. The root sum square values were in the range of 9.35–19.11 cm, with the FES2014 model exhibiting slightly superior performance.     

粤东甲子海域潮波异常和南海北部潮波的传播

从南海潮波数值模拟潮能通量的结果中,勾勒出南海北部潮波的传播路径,显示出众多的路径分支。分析表明南海北部陆架包括北部湾海区,仅获得太平洋传入潮能的一小部分,因而南海北部沿岸的潮汐潮流都表现得比较弱。由于复杂的地形,导致了潮波传播路径指向不同方向。文章通过实测资料以及潮波的传播路径,特别讨论了粤东甲子站附近的潮波异常现象,并指出流向台湾海峡南口的分支和流向珠江口、广州湾的分支之间的潮能辐散,可能是造成甲子站附近潮性系数特别大以及潮汐潮流性质迥异现象的重要原因之一。     

Flow variability in the Strait of Gibraltar: The Mediterranean adjustment to tidal forcing

The vertical structure of the flow variability through the Strait of Gibraltar is studied based on the Gibraltar Experiment and the Word Ocean Circulation Experiment data sets. An analysis of the leading modes of velocity and density variability at the Strait of Gibraltar showed an adjustment of the water masses exchanged through the Strait. Mediterranean mass variations resulting from the water exchanged by barotropic tidal oscillations generate changes of the baroclinic component of the flow that damp these mass variations. This adjustment explains the previously observed fortnightly variation of the shear. Moreover, the adjustment is found to operate for the subinertial time scale flow variability forced by the atmospheric pressure. An analytical model aimed at reproducing variations of the velocity with time and in the vertical is derived. The model includes a depth-varying parameterisation of friction and takes into account density gradient fluctuations across the Strait. The model reproduces the main features of the flow, in particular the shear and the interface depth variations with the tide phase.     

An analysis and interpretation of the current data collected in the strait of Juan de Fuca in 1973

Abstract

We evaluate a set of current measurements done in a section of the Strait of Juan de Fuca. The flow is of estuarine character, the upper layer flow usually being directed seaward. The RMS value of steady current exceeds its mean value appreciably in the upper layer; it also exceeds the mean near the bottom. The near‐surface currents do change their direction on occasions and can run landward for over five consecutive days, especially in the southern part of the channel. The lower layer flow (landward) and the upper layer flow (seaward) varied in magnitude from 90 to 160 thousand m³/sec, and their fluctuations were in phase; their difference, the net flow, is of the order of 5% to 10% of these flows and could not be calculated with any confidence. Tidal motion is barotropic in the section, with some deformation in the vertical caused by bottom friction and internal stresses. The M₂ tide in the system Juan de Fuca‐Georgia Strait can be represented by a standing Kelvin wave influenced by friction. The K₁ tide can also be represented by a standing Kelvin wave if some leakage is allowed in the northern end of Georgia Strait. Topographic effects mask the Coriolis influence on the intensity of tidal currents.     

厦门港潮汐、风暴潮耦合模型

建立一个适合台湾海峡及小港湾,特别是能够反映小港湾的漫滩及潮汐、风暴潮耦合效应的数值模型,对小港湾风暴潮进行数值预报,有重要的社会和经济意义.文中以厦门港作为小港湾研究区域,在漫滩、风暴潮的耦合、开边界条件等方面对小港湾风暴潮数值计算作了一定的尝试,提出了一种能够模拟小港湾台风增水,潮位和流场变化情况的途径.