海面二氧化碳通量的动力学分析

探讨海气间二氧化碳的气体交换。指出海面气体交换的物理过程与大气的强迫作用有关。动力学分析表明：交换速度主要依赖于溶解度、摩擦速度和阻碍系数；海面通量则决定于海与气的浓度差和交换速度，而交换速度随风速增加而增大，随温度增大而减小，其模拟值与风洞实验值基本一致。根据１９９３年１０月、１９９４年４月和１０月在东海三个航次的测定和计算表明，东海海面的二氧化碳通量指向下，其平均值为－４５．５μｇ·ｍ－２ｈ－１     

Stokes漂流对海洋上层混合层的影响研究

在总结前人研究的基础上,对N-S方程进行波浪平均,得到新的包括Stokes漂流影响的三维数值模型,并将其应用到三维环流模式POM中。对方程无因次化,选定了3个主要参数进行研究,分别为Rossby数,Langmuir数和Hoe-nikker数。利用新的POM模型,设计理想实验进行研究。结果表明,混合方案等外部条件不变时,大、中尺度对应的混合系数和湍动能变化较小。Langmuir数越小,Stokes漂流的贡献越大,对平均流的影响越大,垂向不稳定性越强,混合系数越大。Hoenikker数为负值时,温度降低,混合系数值变大,混合深度变深。Hoenikker数为正值时,上层海水温度升高,混合系数值变小,混合深度变浅。     

深度学习方法在海浪有效波高数据高分辨率处理中的应用

本文基于欧洲中期天气预报中心的有效波高数据,运用传统的双三次插值(Bicubic interpolation)、克里金插值(Kriging interpolation)以及两种改进的超分辨率卷积神经网络(Super-Resolution CNN,简称SRCNN)进行高分辨率处理,使用峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)、均方根误差(Root-Mean-Square Error,RMSE)、结构相似度(Structural Similarity,SSIM)、余弦相似性(Cosine Similarity)等评价指标比较了各种方法的高分辨率处理效果,并分析了每种方法的误差分布特点。结果表明,改进的SRCNN方法(SRCNN_2)是一种在整体效果、局部细节和计算效率方面均比较优秀的高分辨率处理方法,是深度学习方法在海洋数据高分辨率处理问题上一次成功的应用,但改进的SRCNN方法在近岸有效波高数据的处理效果方面还有待提高。     

海浪方向谱估计方法的比较

分别利用数值模拟和实测资料对目前被认为分辨力较高的最大似然法(MLM)、扩展本征矢方法(EEV)、扩展最大滴方法(EMEP)以及贝叶斯方法(BDM)等四种海浪方向谱估计方法的可靠性进行了分析,从不同频率、不同噪声水平和不同方向集中度三个角度检验其再现性、稳定性和实用性,结果表明MLM、EEV和BDM大致给出相同的方向分布,其中BDM的再现性最好,但实用性逊于MLM和EEV,EMEP由于稳定性差,不适用于实测资料的分析.     

基于选定风浪方向谱的海浪模拟方法(英文)

简要回顾当前第三代海浪模式中的困难。为避开这些困难,作者提出一种新的海浪模拟方法,其中特定定义的风浪组成波依常风下随时间成长的方向谱计算,而涌浪组成波藉考虑涡动黏性和底摩擦加以计算。并进行了常风场和变风场下系统的数值试验。在常风速情形中,模拟结果能精确地化为建立模拟所根据的谱和风浪成长关系。计算显示出台风中心附近浪场的极端复杂的谱结构。当风速骤然降低时,模拟的波高减小与观测符合。在风向逐渐或骤然改变情形下,计算的时间响应尺度与海上观测符合,而且演化中的二维谱结构得到良好刻画。对于涌浪在无风下的传播,模拟结果合理,包括波参量及谱结构的变化。后报得到的波高、周期和海上资料符合。与第三代模式相比,文中提出的方法较易改进,需用的计算机时间显著减少。最后讨论采用一个已知谱来建立谱形式的海浪预报模型的合理性以及有关的问题。     

利用ECMWF再分析数据研究Toba-3/2指数律

利用ECMWF ERA-40再分析波浪数据,来计算波龄,无因次波高以及无因次周期。采用Toba3/2指数率的方式来研究无因次波高与无因次周期的关系。通过研究得出了无因次波高与无因次周期的变化规律,比较大洋东岸与西岸发现,大洋东岸无因次波高与无因次周期分布较集中;大洋东西岸无因次波高与无因次周期的关系比较接近。     

环渤海排污口临近海域水交换能力研究

将环渤海主要入海排污口按位置划分至31个归并点,并定义了影响距离的概念,用于衡量各归并点所代表的排污口临近海域的水交换能力。在渤海三维水动力模型的基础上,利用质点追踪的方法研究了各归并点的30d影响距离。此外,通过在夏季(7月)大潮、夏季小潮、冬季(1月)大潮、冬季小潮4个时间段释放质点以研究季节和潮汐对30d影响距离的作用。结果表明:不同排污口邻近海域的水交换能力差异显著;与小潮相比,大潮期间排污口邻近海域水交换能力更强,因此大潮期间排污有助于污染物扩散;不同季节污染物扩散方向不同,与季风有关。据此海洋环境保护部门可根据不同海区水交换能力的差异调整排污量。     

热带太平洋波浪输运与海表面温度异常关系研究

Large-scale water transport is one of the key factors that affect sea surface temperature anomaly(SSTA) in the eastern equatorial Pacific(EEP).The relationship between the wave transport in the tropical Pacific and the SSTA in the EEP is examined by different methods,including band-pass filtering,period analysis,correlation analysis,significant analysis,and empirical orthogonal function(EOF) analysis.We have found that the eastward shift of the wave transport anomaly in the tropical Pacific,with a period of 2 a and enhancing the transport of warm waters from the western Pacific warm pool,precedes the increase of sea surface temperature(SST) in the EEP.The wave transport and the SSTA in the EEP have a maximum correlation of 0.65 with a time-lag of 6 months(transport variation precedes the temperature).The major periods(3.7 a and 2.45 a) of the wave transport variability,as revealed by the EOF analysis,appear to be consistent with the SSTA oscillation cycle in the EEP.Based on the first occurrence of a significant SSTA in the Ni?o 3 region(5°S–5°N,90°–150°W),two types of warm events are defined.The wave transport anomalies in two types present predominantly the west anomaly in the tropical Pacific,it is that the wave transport continues transport warm water from west to east before the onset of the warm event.The impact of wave-induced water transport on the SSTA in the EEP is confirmed by the heat flux of the wave transport.The wave transport exerts significant effect on the SSTA variability in the EEP and thus is not neglectable in the further studies.     

MASNUM-WAM海浪模式集合Kalman滤波同化研究——Ⅱ.集合样本对同化效果的影响

背景误差相关结构的确定是影响海浪同化效果的关键因素之一。集合Kalman滤波是一种较为成熟的同化方法,其可以对背景误差进行实时更新和动态估计,现已广泛应用于海洋和大气领域的研究。本文基于MASNUM-WAM海浪模式,分别采用静态样本集合Kalman滤波和EAKF方法,针对2014年全球海域开展海浪数据同化实验,同化资料为Jason-2卫星高度计数据,利用Saral卫星高度计资料对同化实验结果进行检验。结果表明,两组同化方案均有效提高了海浪模式的模拟水平,EAKF方案在风场变化较大的西风带区域表现显著优于静态样本集合Kalman滤波方案,但总体上两者相差不大。综合考虑计算成本和同化效果,静态样本集合Kalman滤波方案更适用于海浪业务化预报。     

波浪对Ekman层的能量输入

基于海洋Ekman层流速剖面结构受波浪影响的3点观测事实,研究了波浪对Ekman层的机械能输入,在常涡粘系数的假定下得到了波浪对Ekman层能量输入的解析表达式．研究结果表明,海洋Ekman层的机械能输入包括两部分：一是风应力对Ekman层的直接能量输入,其受波浪的影响：二是波浪对Ekman层的能量输入,其与风应力、波浪参数和波向与风应力的相对方向有关．估计了波浪对Ekman层能量输入的大小,结果显示,在中高风速和中高纬度条件下,波浪对Ekman层的能量输入与不考虑波浪影响的Ekman层风能输入相比较可达10％以上,在绕极流区可达20％以上;在波浪方向与风应力方向不一致时波浪的能量输入更为显著．给出了波浪对非定常Ekman层能量输入的计算公式．研究结果在研究海浪的大尺度效应方面有启示意义．