基于南海水下滑翔机观测的业务预报系统温盐分析数据评估

利用2019年7月12日至9月20日“海翼”号水下滑翔机在南海北部的温盐观测数据,对3个海洋业务预报系统（法国Mercator Océan International的PSY4、美国HYCOM Consortium的GOFS3.1和中国国家海洋环境预报中心的CGOFS）的温盐分析数据进行了质量评估。结果表明,3个业务预报系统对温度和盐度都有较好的刻画能力。其中,PSY4系统的温度、盐度在所有评估点处的总体均方根误差分别为0.45℃、0.056,小于另外2个系统,是3个系统中最优的。从总体偏差来看,PSY4与CGOFS温度呈现暖偏差,而GOFS3.1温度呈现冷偏差;3个系统的盐度都呈现负偏差。均方根误差的垂向结构显示,温度均方根误差与偏差最大值出现在水深100 m附近,盐度最大值在水深50 m附近。以上结论为南海北部海域使用分析数据提供参考。此外,大气强迫场的降水量偏多可能导致了CGOFS系统8月的盐度值出现较大的均方根误差和较明显的负偏差,因此在数值预报时需更多地关注强迫场的选取。     

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％.     

夏季北黄海南部定点高分辨率实测海流分析

对夏季北黄海南部一定点高分辨率连续ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)海流实测资料,使用调和分析方法分解成3部分:不随时间变化的定常余流,周期性潮流和剩余流,再将潮流分解为正压潮流和斜压潮流。通过对实测海流中各组分的分析,结合同时期卫星反演海面风场资料,温度、盐度断面调查资料,得到以下结论:夏季该站点上层定常余流的主导动力控制因素是风应力,上层表现出明显的Ekman风海流特征,中、下层流速方向与表层流向基本成反向,体现出"上进下出"的垂向空间结构,定常流速最大位于近表层,可以达到5cm/s以上;各层的潮流类型均为正规半日潮流,主要半日潮潮流椭圆长轴的方向基本上呈东南-西北方向,其椭率在近底层达到最大值,中、上层较小;从能量角度分析该站点各海流组分,潮流与剩余流所占能量较大,平均起来看,潮流能量占测量海流能量的77%,而定常余流仅占0.6%,该点的斜压潮流较弱,平均斜压潮流能量仅占正压潮流能量的5%。     

利用3种贝叶斯模型研究鱼类空间分布的影响因素以海州湾六丝钝尾虾虎鱼为例

栖息环境是生物生存的必要条件,生物与非生物因子共同影响海洋生物的空间分布。本研究以海州湾的六丝钝尾虾虎鱼（Amblychaeturichthys hexanema）为例,利用3种贝叶斯模型对2013−2022年春、秋季在海州湾进行的渔业资源底拖网调查和环境监测数据进行分析,探究六丝钝尾虾虎鱼的栖息分布特征以及主要影响因子。通过比较发现,贝叶斯正则化神经网络（BRNN）模型具有较好的拟合效果和预测性能,故本研究应用该模型进行分析。研究结果显示,六丝钝尾虾虎鱼的相对资源密度与饵料生物相对资源密度呈正相关关系;随着底层水温、底层盐度、水深、捕食者和竞争者的增加,六丝钝尾虾虎鱼的相对资源密度呈现先上升或保持相对平稳,而后下降的趋势。海州湾春、秋季六丝钝尾虾虎鱼的相对资源密度均呈现自西南向东北递减的趋势,且西南近岸浅海区的资源密度较高。秋季的资源密度高于春季,同时2018年、2021年和2022年秋季六丝钝尾虾虎鱼在34.7°～36°N、121°～121.6°E之间离岸较远的海域出现了资源聚集区。本研究将有助于深入了解六丝钝尾虾虎鱼的栖息分布特征及主要影响因素,为其资源养护和科学管理提供理论依据。     

东海大堤对湛江湾水动力环境影响的研究

在湛江附近海域建立了三维动边界水动力模型,通过验证,结果与观测数据符合良好,并在此模型基础上分别模拟计算了湛江东海岛填海大堤现状以及1958年大堤修建之前湛江海域的水动力场,通过两种情况下的流场、潮位、纳潮量以及水交换率的比较,分析了东海岛大堤的存在对湛江湾水动力环境的影响。     

基于GE的世界围填海分布及平面设计分析

利用Google Earth(GE)遥感影像资料,完成了对世界沿海国家的围填海分布及平面设计特征的研究。研究表明:世界围填海主要分布在4大区域,即东亚、波斯湾、欧洲西部和北美沿岸;中国的围填海总量最多,平均粒度第二;4大区域的围填海平面形态呈现规律性,东亚填海基本以几何形状居多,波斯湾填海多为仿自然形态,欧洲西部填海善于利用地理区位优势,北美填海有大量突堤游艇码头。讨论了造成围填海平面形态区域差异的原因及本次研究的优缺点,可为围填海管理和围填海平面设计研究提供方法支持。     

平均海平面上升对东中国海台风风暴潮影响的数值模拟

本文采用ECOMSED模式模拟了影响东中国海的3次台风过程,经与实测资料对比验证了模型的可靠性。在此基础上设计了敏感性试验以考察海平面上升对风暴潮造成的影响。结果表明,海平面上升对风暴潮的影响在空间分布上不是一致的,且因具体台风过程而异。整体而言,海平面上升对风暴潮造成的影响有限。海平面上升0．5m,大部分站位风暴增水极值基本不变,即使海平面上升5m大部分站位的风暴增水极值相对改变量都小于10％。     

威海国际海水浴场裂流调查与区划研究

裂流发生迅速,发生位置隐秘,发生范围相对较小,发生时海浪大、流速快,这些特点给裂流观测带来困难。本文以威海国际海水浴场为研究对象,通过水深地形测量、海浪海流观测及高空摄影等多种观测方式相结合,尝试采用可行且易于实现的方法对裂流易发区域进行定位,在此基础上对该海域裂流类型和产生原因进行分析,并进一步进行威海国际海水浴场裂流区划。研究表明:威海国际海水浴场水下地形较为复杂,离岸200 m范围内存在5个沙丘-沟槽结构,沟槽和东侧栈桥前沿是裂流危险区,分属海滩型裂流和边界型裂流,裂流流速在0.5~1 m/s之间,观测期间裂流平均风险等级为中等。本研究可为裂流观测和海水浴场管理提供一定的参考。     

中尺度涡对南海北部全日内潮传播影响的数值模拟研究

基于潮汐-环流耦合的FVCOM数值模式,本文以南海北部全日内潮为例探究了中尺度涡对内潮传播的影响.分析结果表明,暖涡和冷涡分别导致全日内潮向西北和西南方向折射,能通量方向最大变化可达40°;全日内潮能通量大小在子午向呈现反相位变化,在暖涡南部(冷涡北部)边缘显著减小,而在暖涡北部(冷涡南部)边缘明显增大,最大变化幅度达...     

黄河口邻近海域海冰变化特征及机制分析

黄河口邻近海域海冰是渤海海冰的一部分,为了解其独特的变化特征及机制,本研究基于北海预报中心提供的黄河口周边海洋台站观测数据以及CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service)全球海冰密集度再分析数据,使用统计分析和两种滑动相关分析,结合小波相干方法及大气过程的影响,得到长期变化分析的结果。黄河口冰情在1979—2020年间整体呈减轻趋势(–0.25%/a),显然其直接因素为局地温度整体升高;海冰密集度与黄河径流量呈明显正相关,相关系数为0.46,其原因为径流增大导致盐度降低,海冰增加;与北极涛动指数(AOI,Arctic Oscillation Index)呈明显负相关,相关系数为–0.44,因为当北极涛动为正位相时,东亚大槽强度减弱,北极冷空气南侵受阻隔,冬季黄河口的整体气温升高,导致海冰减少;1997年和2016年左右与北极涛动的相关性都出现了显著正异常,其原因为两次强厄尔尼诺事件的影响,同时海冰密集度在1985年左右的跃变可能与AOI和黄河径流量的突变有关。短期变化分析的结果显示:从2010年和2020年冬季逐日的典型寒潮过程与海冰密集度的变化分析可知,海冰与前6 d负积温的相关性最大,平均相关系数为–0.77,寒潮的出现时间、强度及间隔,控制海冰的生成,而整体气温的低频变化控制海冰的维持和发展。