利用有限体积模型对狭长海湾填海优选方案的研究

人们在海湾中进行填海活动除了要考虑经济收益等正面效应外,还应顾及海洋环境的改变对人类可持续发展的影响.文中利用三维动边界水动力模型FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model,有限体积近岸海洋模型)对具有曲折岸线和复杂海底地形的狭长海湾-福建省沙埕港进行了现状水动力模拟和4种填海方案下的预测模拟.在此基础上研究了在各种填海方案下,沙埕港的纳潮量、潮流场、潮位以及水交换率的变化情况,讨论了各海洋要素的变化对港口、航道、红树林自然保护区的影响.最后比较了各填海方案下水文要素的变化情况,发现针对不同的海洋要素,填海方案的优先顺序不同.为了减少填海活动所带来的危害,照顾到各方面的利益,提高填海活动的益损比,需要根据海洋功能区划和当地具体情况,综合考虑多种水动力因子变化的影响.     

潮汐电站建坝对乳山湾水动力环境影响的数值模拟研究

采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模型,对山东省乳山口湾进行了潮汐电站建坝前水动力环境的现状模拟和建坝后的预测模拟,模式结果与实测数据吻合良好。在此基础上对建坝前后乳山口湾,潮位特征、流场及余流场分布情况、海湾自净能力等水文环境要素进行了对比,系统分析了乳山口湾水文动力环境要素特征以及潮汐电站建坝对乳山口水动力环境的影响。     

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。     

粘性-地形修正项对潮汐数值模拟影响的研究

目前近海海洋模型大多从近海地形变化剧烈和细化浅水分层两个方面综合考虑,垂向坐标通常采用σ坐标变换,并且一般情况下均忽略了在坐标转换过程中出现的粘性-地形项.以POM海洋数值模式(Princeton OceanModel)为基础,在对渤、黄、东海M2分潮潮波的模拟中,具体分析了εu,εT,εs粘性-地形修正项对东中国海M...     

西太平洋海面风场数据集的建立及其应用

再分析风场数据至今已发展了约30年,目前人们使用区域乃至全球网格化再分析数据集愈加频繁,但风场再分析数据在强天气过程中的强度明显不足,将风场再分析数据同台风观测数据相融合是解决问题的重要途径,本文通过"构建经验台风圆形风场-叠加台风移行风场-流入角修正-叠加背景再分析风场"的基本思路,融合了西太平洋联合警报中心的所有台...     

胶州湾潮汐潮流高分辨率数值模拟研究

基于采用无结构网格和有限体积方法的FVCOM陆架模式,考虑8个主要的天文分潮,建立胶州湾三维高分辨率数值模型来重现和研究其潮汐潮流变化状况。与实测资料对比验证表明,模拟结果与实测值吻合较好。在此基础上,根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的同潮图和潮汐、潮流、余流分布特征。研究结果揭示,最大可能潮流和最大余流都发生在团岛附近,流速分别可达2.14和0.43 m/s;除了湾口附近前人报道过的4个余流系统外,还在中部首次揭示了2个相对较弱的余流系统;潮流能通量在内外湾口呈"左进右出"的结构;胶州湾的平均纳潮量为8.31亿m3;染色试验表明,胶州湾30 d的水交换率为36.8%。     

关于定量监测悬浮泥沙浓度方法的回顾和展望

获取近岸水体中悬浮物浓度及相关信息对于理解和管理海洋环境相当重要。历史上对于悬浮物浓度的监测往往通过费时费力的出海观测,而这种观测具有很大的局限性,每次观测只能获取一个站位的信息。为了更快更有效的获得即时悬浮物浓度相关信息,很多新的监测手段及相关科技被开发及应用。各种机载,卫星载遥感设各被用于获得及时,全面的沉积物信息...     

内潮对吕宋海峡地转流动力计算的影响

利用2008年8~9月份吕宋海峡121°E断面上19.5°N~21°N之间4个连续站的CTD资料,讨论了内潮引起的温、盐剖面扰动对地转流诊断计算的影响,指出:在吕宋海峡,内潮引起的温、盐剖面扰动对地转流诊断计算的干扰不可忽略。因此,地转流诊断计算必须剔除温、盐剖面中的"内潮噪声"。另外,本文根据4个连续站时间平均后的温、盐剖面,通过动力计算法得到了吕宋海峡121°E断面上的地转流场,得出结论如下:吕宋海峡地转流速度较大部分多位于350 m以浅,流速最大值出现在表层;黑潮入侵南海主要发生于19.8°N~21°N的上层;在19.5°N~21°N之间,50~1 700 m深度范围内,海水体积通量呈现"上进下出"的垂向结构,350 m以浅为入流,流量约为2.6 Sv(1 Sv=1×106m3.s-1),350 m以深为出流,流量约为3.1 Sv。同期观测所得121°E断面上的盐度分布验证了本文所得地转流场的合理性。     

东中国海及毗邻海域海面风场季节及年际变化特征分析

本文基于美国Remote Sensing Systems公司提供的QuickScat海面风场产品,空间分辨率为0.25°×0.25°的月平均资料,进行了两种经验正交函数分解(EOF),以此分析研究中国近海(渤海、黄海、东海)以及台湾以东、以南洋面海面风场的季节变化和年际变化特征。研究发现:(1)季节变化是东中国海海表面风速变化的最主要特征,其变化占总变化方差的70.9%,黑潮的季节变化,通过海气交换影响其流经海域局地风场;(2)东中国海及毗邻海域海表面风速变化与太平洋年际变化以及热带风暴爆发有关,东中国海海表面风速年际变化显著的周期为1.5年和3.1年;(3)东中国海海域近年来整体上海表风速处于增大的趋势中,风速增大最大的区域出现在台湾东侧海域黑潮流经区域,最大增速在0.025 m/s/a以上。     

海州湾及邻近海域口虾蛄栖息地适宜性建模的环境变量优化

Habitat suitability index(HSI) models have been widely used to analyze the relationship between species abundance and environmental factors, and ultimately inform management of marine species. The response of species abundance to each environmental variable is different and habitat requirements may change over life history stages and seasons. Therefore, it is necessary to determine the optimal combination of environmental variables in HSI modelling. In this study, generalized additive models(GAMs) were used to determine which environmental variables to be included in the HSI models. Significant variables were retained and weighted in the HSI model according to their relative contribution(%) to the total deviation explained by the boosted regression tree(BRT). The HSI models were applied to evaluate the habitat suitability of mantis shrimp Oratosquilla oratoria in the Haizhou Bay and adjacent areas in 2011 and 2013–2017. Ontogenetic and seasonal variations in HSI models of mantis shrimp were also examined. Among the four models(non-optimized model, BRT informed HSI model,GAM informed HSI model, and both BRT and GAM informed HSI model), both BRT and GAM informed HSI model showed the best performance. Four environmental variables(bottom temperature, depth, distance offshore and sediment type) were selected in the HSI models for four groups(spring-juvenile, spring-adult, falljuvenile and fall-adult) of mantis shrimp. The distribution of habitat suitability showed similar patterns between juveniles and adults, but obvious seasonal variations were observed. This study suggests that the process of optimizing environmental variables in HSI models improves the performance of HSI models, and this optimization strategy could be extended to other marine organisms to enhance the understanding of the habitat suitability of target species.