海洋赤潮生态模型参数优化研究

根据中日合作海洋生态围隔试验观测资料,对乔方利等１９９８年提出的赤潮过程生态模型（乔方利等,２０００）进行参数优化研究,得到赤潮过程营养２盐半饱和常数：硅藻,ＫＮ＝１．４ｕｍｏｌ／Ｌ、ＫＰ＝０．１２９ｕｍｏｌ／Ｌ、ＫＳｉ＝１．１６ｕｍｏｌ／Ｌ;鞭毛藻,ＫＮ＝０．３４５ｕｍｏｌ／Ｌ、ＫＰ＝０．１１３ｕｍｏｌ／Ｌ以及其它等共１８个参数的最优取值,并详细讨论了目标泛函的构造和多目标函数参数优化的方法。     

东海PN断面黑潮区域声传播数值模拟

利用BELLHOP声学模式模拟东海PN断面黑湖区域的声传播，比较夏季和冬季的接收信号。冬季的声速小于夏季的声速，但是信号到达时间小于夏季的到达时间，分析表明冬季的声速梯度小于夏季声速梯度，声线的海面反射次和海底反射次数小于夏季，声线的路程短，声线路程对到达时间的影响超过声速的影响，于是冬季信号早于夏季到达。     

海浪对海洋上层的动量与混合作用分析

分析了波浪影响海洋环流的3种机制，给出了波浪对海流的雷诺应力表示、搅拌混合系数表示以及对温盐扩散的搅拌混合系数表示；计算了东中国海区域的波浪动量作用、搅拌混合系数空间分布和时间演化，进而定量分析了波浪对表层海流的动量输送及对海洋上混合层与跃层形成的作用。     

Wave-induced mixing in the Yellow Sea

Vertical wave-induced mixing parameter Bv expressed in wave number spectrum was estimated in the Yellow Sea. The spatial distributions of By averaged over upper 20 m in 4 seasons were analyzed. It is the strongest in winter because of winter monsoon, and the weakest in spring. Since in summer it plays an important role for circulation of upper layers, its vertical structure was also discussed. Two simulations with and without wave-induced mixing in this season were performed to evaluate its effect on temperature distribution. Numerical results indicate that wave-induced mixing could increase the mixed layer thickness greatly.     

Simulation of double cold cores of the 35°N section in the YellowSea with a wave-tide-circulation coupled model

Based on the MASNUM wave-tide-circulation coupled numerical model, the temperature structure along 35°N in the Yellow Sea was simulated and compared with the observations. One of the notable features of the temperature structure along 35°N section is the double cold cores phenomena during spring and summer. The double cold cores refer to the two cold water centers located near 122°E and 125°E from the depth of 30m to bottom. The formation, maintenance and disappearance of the double cold cores are discussed. At least two reasons make the temperature in the center (near 123°E) of the section higher than that near the west and east shores in winter. One reason is that the water there is deeper than the west and east sides so its heat content is higher. The other is invasion of the warm water brought by the Yellow Sea Warm Current (YSWC) during winter. This temperature pattern of the lower layer (from 30m to bottom) is maintained through spring and summer when the upper layer (0 to 30m) is heated and s     

球坐标系下MASNUM海浪数值模式的建立及其应用

为开展海浪对海洋上混合层的搅拌混合作用及其对海气界面通量的影响等研究,在LAGFD WAM区域海浪数值模式基础上建立了球坐标系下的全球海浪数值模式.重点导出了球坐标系下的海浪能量谱平衡方程及其复杂特征线方程,该组方程包含了背景流场对波动传播的调整、波动沿大圆传播的折射等.数值积分则采用复杂特征线嵌入计算格式.初步数值模拟结果表明,该海浪全球数值模式能够较为精确地刻画海浪的动力过程.     

基于Argos漂流浮标的东海黑潮特征分析

基于1979—2008年的表面漂流浮标资料,在选定区域(21°～33°N,120°～132°E)内对3个东海黑潮特征断面上的表层流速结构进行分析。选取的特征断面分别是位于台湾东北东海黑潮南段的SS断面,位于黑潮所流经东海的中央地段的PN断面和位于日本九州与奄美群岛之间的TT断面。Argos漂流浮标资料的统计结果能够较好地反映东海黑潮不同流段的主要特征及其季节变化。东海黑潮中段相对于其他流段流速强、流幅宽、流量大的特征最为显著,也最为稳定。     

波浪破碎卷入气泡的泡径分布理论模型

借助相似性定理推导出波浪破碎形成的气泡总数与气体体积卷入率、湍流能谱密度以及表面张力之间的关系, 得出泡径谱的指数为-2.5+n_d, 其中n_d取决于湍流能谱在黏性耗散区的分布. 利用引入的两个破碎统计量, 进一步导出了破碎过程中的气体体积卷入率Q的表达式, 建立了泡径谱与波浪要素的联系. 在此基础上, 利用观测结果提出两点假设, 并据此将泡径谱N(a)推广为随泡径和深度的分布函数N(a, z).     

基于二阶矩闭合模式平衡解的海浪生湍流混合系数解析估计

从次小尺度海洋运动方程和运动近各向同性假定出发,本文给出高确定性的海洋湍流二阶矩闭合方程和特征量变化方程.这组方程描述波动、涡旋和环流等较大尺度运动对海洋湍流的剪切不稳定性生成机制.同时,基于海浪破碎是湍流海面生成主要机制的认识,本文按破碎海浪统计理论给出湍流特征量变化方程的海面边界条件,包括由破碎能量损耗和卷入深度分别确定的海面动能通量和动能耗散率.根据上层海洋湍流特征量方程的平衡解和关于动能耗散率的观测资料,本文得到海浪生湍流混合系数的解析估计.所得到的海浪生湍流动能耗散率与观测资料进行了定性与定量对比,混合系数与先前Prandtl混合长度理论估计的一致性检验.     

福岛核事故释放的137Cs在西北太平洋海水中输运的模拟与预测

2011-03-11日本福岛核电站放射性物质发生泄漏事件,本研究基于MASNUM(Laboratory of Marine Science and Numerical Modeling)海洋环流模式,建立了西北太平洋海洋放射性物质输运扩散模式,对事故释放的~(137)Cs在海洋中的输运和扩散过程进行了20a的模拟与预测。根据与观测资料的比较,验证了所建立的模式具备模拟放射性物质在海洋中的输运扩散过程的能力。结果显示:至2015年,~(137)Cs表层活度浓度已经扩散至整个中国海域,活度浓度值在0.01Bq/m~3左右;事故发生10a后,研究海域~(137)Cs表层活度浓度趋于均匀,为0.20~0.60Bq/m~3左右;20a后,~(137)Cs在海洋表层的活度浓度要小于0.15Bq/m~3。垂向扩散的结果显示:事故发生10a后,黄海海域~(137)Cs垂向分布较为均匀,东海东部陆架海域活度浓度高于西部海域,且上层海水中~(137)Cs活度浓度高于底层海水,南海北部海域~(137)Cs活度浓度高于南部海域,且略小于黄海和东海;至2030年,中国近海~(137)Cs的活度浓度的垂向分布趋于均匀,南海略高于黄海和东海;日本海~(137)Cs活度浓度主要集中在表层,最大活度浓度出现在2016年,约为0.20Bq/m~3;西北太平洋海域~(137)Cs活度浓度要高于其他4个海域;2030年以后,整个海域~(137)Cs活度浓度在水平和垂向分布均趋于均匀,均小于0.15Bq/m~3。