杭州湾潮汐潮流的数值计算

本文应用有限差分方法,对杭州湾的潮汐、潮流进行了数值计算,得到了全日((O_1+K_1)/2)、半日(M_2)和浅水(M_4,M_6)分潮的调和常数。计算结果与实测符合良好。文章根据计算结果描述了杭州湾的潮汐、潮流的分布及其特性。     

海洋湍流的测量及相关分析

对海洋湍流速度脉动的一维概率密度作了测量，并把测量结果与高斯分布进行了比较，比较的结果表明，一个接近于高斯分布而另一个却差别较大。计算到直至五阶湍流相关函数并与网络并与网格湍流进行了比较，结果都表明小时间间隔中测量结果与网格湍流的结果近似一致。而大时间间隔中却相差很大，以上结论说明了较长的测量时间的必要性。     

潮汐预报的几种方法(一)

潮汐现象对人类从事海上生产和军事活动有着极大的影响,因而早就引起人们的重视。我国古代劳动人民和学者对于这一现象有着此较深刻的认识并掌握了它的变化的基本规律,从而提出了各种预报方法。随着生产和科学的发展,人们对潮汐预报准确度的要求愈来愈高,同时对潮汐现象的认识     

海洋工程中极值水位估计的一种条件分部联合概率方法

在海洋工程建设(如港口建设、沿岸工程和海上平台建筑等)中,必须对正常条件(即作业条件)和极端条件(即恶劣环境条件)下的海洋环境参数作出估计。对于海洋水位而言,如《港口工程规范》(以下简称《规范》)中的设计水位和乘潮水位等即属于前者,校核水位即属于后者。正常条件下的水位参数比较容易确定,因为这种条件下的观测数据比较容易获得,有比较丰富的已知资料。极值水位是指若干年内オ有可能出现的高水位或低水位,例如在《规范》中要求50年一遇的水位作为校核水位。所以如依靠直接观测,必须具备至少几十年的观测资料,这一要求只有在有长期验潮站的港口オ能达到。如资料系列不够长,则必须采用一定的方法对它们的数值作出估计。 在有相当长期观测资料的情况下,常常采用极值分布的方法,即每年取一个最高(或最低)水位,然后拟合某种理论或经验的分布曲线,从而得出不同重现期的极高(或极低)水位。这种方法所得结果比较可靠(但也不是没有问题,详见第五节),但对资料要求高，特别在新建港口或海上工程,常常不能采用。 在有数年观测资料的情况下,可以采用同步差比法(见《规范》)。当拟建港和主港潮汐性质和风暴潮特性相近,特别是两地距离较近时,这种方法常常能给出良好的结果,不失为一种有效的方法,但其应用受到一定的条件限制 近年来,国外提出了一种“联合概率法”(Pugh and Vassie,1978,1980)。这种方法把水位中的潮汐水位(这里指的是可用调和方法预报的潮位,其中也包括周期性的气象潮)和余水位(即实测水位减去预报水位)分开,分别求其分布,然后再用联合概率法回过来求合成水位的分布,从而得出极值水位高度。这种方法的优点是能够充分利用水位观测资料,因而可以在观测时间较短的情况下得出比传统方法更稳定的结果。在Pugh和Vassie所提出的方法中,潮汐和余水位被看作是互相独立的。这一假定在深水海区较接 近实际,但在某些浅海区则与实际有较大出入。例如Pugh和Vassie发现,对位于泰晤士河的绍森德港,由联合概率法按上述假定得出的百年一遇的高水位比由传统极值分布方法得出的数值大约高60cm;而传统方法的结果与49年期间观测到的最高水位较接近。Pugh和Vassie在后来的文章中对绍森徳港的问题作了专门处理,得出较合理的结果,但基本上是采用经验的方法,在一般实际中使用是困难的。 为了考虑潮汐和余水位的这种相关性,我们曾将联合概率法予以推广,提出了条件分布联合概率法(方国洪、王骥,1987)。这种方法不论潮汐和余水位是否相互独立均可应用,具有更强的适应性。本文根据该文的基本想法,选择了我国沿海资料较长,并具有较好代表性的10个长期验潮站共286年的潮汐逐时记录,进行了分析研究,对该文提出的方法作了修改和补充。     

沉积物输运对砂质海底稳定性影响的评估方法及应用实例

海底沉积物运动可由重力作用引起，它常以水下滑坡的形式出现，对高含水量的细颗粒物质尤其是如此(林振宏等，1990)；在陆架和陆坡区，水下滑坡可由于地震等事件而诱发。此外，海底稳定性还与水流作用引起的沉积物运动有关，沉积物输运造成相应的堆积和冲刷，从而改变海底的形态。在许多环境中，沉积物输运是控制海底稳定性的主要因素。海底某处高程在一定时段内的变化系由活动层厚度、冲淤量和底部地貌形态(Bedforms)迁移造成的变化等3部分构成(图1)，故海底稳定性可分解为以下3个问题：(1)沉积物活动时间(即在一定时段内海底沉积物处于运动状态的时间长度或百分比)和活动层厚度(图1A)；(2)沉积物运动所造成的冲刷、淤积及其速率(图1B)；(3)底部地貌形态的迁移速率及其造成的海床高程变化(图1C)。 海底沙丘和潮流沙脊是常见的海底地貌形态，有关专家认为(Ashley et al., 1990)，海底沙丘是大沙波(波长>30m)、小沙波(波长6-30m)、大波痕(波长0.6-6m)等形态的总称，它可以在沉积物供给充足、大潮流速达到0.6-1.0m/s的海底形成(Stride，1982)。潮流沙脊的规模大于海底沙丘，其高度可达20m以上，两脊之间相距10km左右，形成的流速条件为0.7-1.3m/s，其脊线几乎平行于潮流流向。海底沙丘和湖流沙脊的空间分布上往往具有重现性，即可以形成一系列的沙丘或沙脊。据沉积动力学研究的初步结果，这种周期性的分布与潮流流场特征(如潮流长短轴之比，主流流速、主流不稳定性等)和海底沉积物平面分布的非均匀性有关(Huthnance，1982a, 1982b；Hulscher et al.，1993；Liu，1997)。潮流沙脊可与海底沙丘伴生(Stride，1982；Amos et al.，1984)，此类形态的存在说明海底是处于活动和演变的状态，这往往给海洋工程带来一系列的问题。 本文应用水动力学、沉积动力学数学模型方法对砂质海底的上述3个问题分别提出解决方案，从而建立海底稳定性的评估方法。本文还叙述了来自海南岛西部海域的一个算例，以说明该方法的应用步骤和结果解译。     

南沙及其西南海域的潮波系统

不同研究者所给出的南沙及其西南海域的同潮图历来有很大差别。为了给出更准确的同潮图，本文采用沿岸和岛屿200多个验潮站的调和常数给出了M2，S2，K1和O1四个主要分潮新的同潮图，同时还探讨了这些分潮之间的关系。研究表明，M2和S2在泰国湾的期波系统很相似，但在卡里马塔海峡和爪哇海差别相当大。M2潮波基本上属于驻波性质，而S2潮波则具有向西传播特征。在某些区域，如望加锡海峡的部分区域，S2的振幅可以超过M2。泰国湾中K1和O1的潮波系统也相类似。在卡里马塔海峡，这两个潮波都向南传播，但在爪哇海，O1潮波继续向东传播而K1潮波则倒过来向西传播。     

8309号台风风暴潮和风海流的三维数值模拟

本文采用Liu and Leendertse的三维有限差分格式,模拟了8309号台风在南海北部引起的风暴潮和风海流。垂直涡动粘性系数采用混合长度理论。计算与实测的台风风暴潮的增水曲线形状趋势和峰值均符合良好。本文着重分析了台风风海流的水平和垂直变化。     

南海海面温度与Nio/DMI指数年际变异的相关性分析

利用NCEP的Reynolds最优插值海面温度产品(1981年12月-2004年10月),对南海海表温度场的年际变化与热带太平洋El Ni~no指数(Ni~no1 2,Ni~no3.4,Ni~no5和Ni~no6指数)以及印度洋的偶极子指数(DMI)进行相关性分析。研究表明南海海面温度(SST)的变异与Ni~no1 2指数的变异相关性较强,南海海表温度场平均滞后Ni~no1 2指数4.77个月时,二者相关达到最大,平均为0.60;Ni~no3.4指数次之,南海海洋表层温度距平(SSTA)平均滞后Ni~no3.4指数6.67个月时,二者相关系数最大,平均为0.49。南海海表温度场对应的伴随形态进一步表明,南海随Ni~no1 2,Ni~no3.4指数出现正异常并有增暖现象,其中南海SST异常随Ni~no1 2指数变化的强度更大。并且几乎整个南海区域均超过95%的置信水平,当Ni~no1 2达到1个标准差(即异常增暖1.04℃),南海平均增暖幅度为0.16℃,越南东南外海和南海16°N以北区域SSTA增幅最大为0.20℃。表征西北太平洋海表温度场的Ni~no5和Ni~no6指数对ENSO现象的响应与南海表层温度场线性相关性不显著。研究还表明,南海海表温度场的年际变化与印度洋偶极子指数(DMI)的相关性不强,相关性仅体现在南海的卡里曼丹岛西南角的局部海域。     

吕宋海峡黑潮脱落涡旋的特征分析

涡旋脱落在西太平洋和南海的海水属性交换中起到重要作用。为研究吕宋海峡附近海域由黑潮脱落并进入南海的涡旋特征,本文采用1993—2014年法国空间局(AVISO)多卫星融合海面高度距平(SLA)和绝对动力地形(ADT)全球网格化延时数据,美国国家海洋数据中心(NODC)的WOA13年平均温盐剖面气候数据,以及1993—2010年SODA2.2.4月平均海洋同化数据集,并分析了黑潮脱落涡旋与大尺度环流的关系。结果表明:(1)暖涡脱落数量远多于冷涡数量,且脱落的冷涡绝大部分在黑潮西侧边缘生成,而脱落的暖涡则大部分在黑潮控制区生成。(2)冷涡、暖涡脱落时的平均半径、平均振幅相近,但是冷涡的平均生命、平均迁移距离约为暖涡的一半。(3)冷涡不是每年都有脱落,主要在冬季脱落;暖涡则每年均有脱落,主要发生在秋季。(4)脱落涡旋数量与脱落时的黑潮路径类型相关。(5)脱落涡旋的平均西行速度为5.8cm/s,与斜压第一模态长Rossby波波速及大尺度环流的西向平流流速之和相近。     

多岛环流理论在南海域际环流中的应用研究

在Wajsowicz(1993)多岛环流理论的基础上,给出了一种摩擦-地形阻力作用的参数化方案,并应用于南海域际环流动力学的研究。结果表明,不考虑阻力时理论结果在海水输运方向上与实测一致,但在输运量的量值上与实测差别很大;考虑了摩擦-地形阻力作用后计算所得的各通道的流量与实测结果不但在方向上完全一致,在数值上也具有一定的一致性。因而在考虑了摩擦-地形阻力作用后,基于Sverdrup环流理论的多岛环流理论能够很好解释南海域际环流形成的主要动力机制。采用1948—2014年NCEP逐年风应力资料计算结果表明,各海峡流量均存在明显的年际变化,其中吕宋海峡和民都洛海峡更为明显。相关分析显示,吕宋、民都洛和卡里马塔海峡的流量相互之间存在较强的正相关性,而与望加锡海峡流量呈现显著的负相关。El Nio正位相期间太平洋-印度洋贯穿流南海分支加强而望加锡海峡流量减弱。计算结果还表明,吕宋海峡、民都洛海峡的西、南向流量在1948—2014年期间都存在明显的增强趋势,而卡里马塔海峡基本上未受影响。