东海表层多年平均水温的奇异矢量分析和水系划分

在海洋学和气象学的研究中,海洋表层水温是最重要而又易于观测的基本参数之一,对其观数据进行收集、整理和分析研究,向为海洋和气象业务部门所重视。就东海来说,日本气象厅长崎海洋气象台自1953年以来即已系统收集该海区的表层水温观测资料,逐旬发布《东海表层水温旬报》。并先后出版了三卷详尽的资料汇编:《东海逐旬表层水温五年报(1953-1957)》,《东海及黄海逐旬表面水温十年报(1953-1962)》,《东海表层水温二十年报(1953-1972)》。 现有关于东海表层水系配置以及与之有关的海流系统和海况变动等方面的知识,大多是通过这些资料的分析研究而得到的。其中,特别应该提到的是日本学者菊池繁雄(1959)、小泉政美(1964)和佐原勉(1974,1975)的工作。他们分别依据上列三项资料,对东海表层水温旬报中的一百多个测站的水温季节変化作了常规统计分析,并在些分析基础上定性地勾划出东海表层水系配置和海流系统的大致轮廓。这些研究成果迄今仍是讨论东海水文特征的重要依据。 然而,上述三位作者提出的东海表层水系划分方案,尽管大体相同,但在测站类别的划分或合并以及代表站的选择等具体问题上却有颇大的出入，如表1及图1所示。在我们看来,这三种基于表层水温季节变化统计特征而提出的水系划分方案之所以有如此显著的差别,其原因主要不在于资料的年限不一,而是在于缺乏客观的分类判据。迄今为止,在海洋水文特征的分析研究中,水系(或水团)划分判据的选择是一件相当主观的事情。一般都是根据分析者的经验和直观判断来作出选择。表1列举的三位作者所依据的统计特征,除菊池繁雄(1959)采用的水温年变化调和常数以外,大多并不提供独立的信息,因而未能充分揭示各测站表层水温季节变化之间错综复杂的关系。况且,这三位作者在具体分析各测站的各种统计特征的相似性或差异性时,并未给出客观的判据,而只是先验地从不同的角度对这些特征加以删简或强调,这就给测站的聚类和相应代表站的选择带来了不同程度的片面性,以致得到不同的聚类结果。 为了避免上述关于东海表层水系划分方案所蕴含的不确定性,我们试图采用数据矩阵的奇异值分解技术,对东海82个1°×1°(经、纬度)网格点的多年(1953-1972)旬平均表层水温季节距平数据矩阵进行正交分解,从而确定表征该海区表层水温时-空变异的前几对最具特征意义的奇异矢量,以之作为东海表层水系划分的一项客观依据。     

近海湍流三维数值模拟中的重整化群模式

利用重整化群理论来确定近海湍流数值模式中的垂向涡动粘性系数，并对冬末春初琼州海峡的潮流场特征进行数值模拟。结果表明，重整化群模式的待定常数少，应用方便可行，其计算结果也比常用的湍流封闭模式的计算结果更加合理。     

内波频散关系的一种数值解法

基于Ｆｌｉｇｅｌ等（１９７５）采用的Ｔｈｏｍｐｓｏｎ－Ｈａｓｋｅｌｌ算法（Ｈａｓｋｅｌｌ，１９５１），在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似的条件下求解线性内波方程，以研究内波的频散关系及其各种模态的垂直速度振幅随深度分布的特征。本文以南海（１３°３０′Ｎ，１１８°３０′Ｅ）、（９°３０′Ｎ，１１１°３０′Ｅ）两个测站夏季和冬季的内波特征的计算为例，分别用Ｆｌｉｇｅｌ等原先的方法（引入Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）和本文改进的方法（取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）进行了计算；结果表明：对于垂直波数较小的内波，在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似情况下，其计算精度可获得明显的提高。     

南海大尺度地转环流的季节特征

使用Ｓ．Ｌｅｖｉｔｕｓ的温度、盐度的气候资料，用诊断分析方法获得南海平均和各季的海面起伏以及大尺度地转环流的统计结果，并比较了其季节变化。结果表明：南海冬、夏季的地转环流场有相反的流动趋势；但在东北部常年存在气旋式环流，在戎驱动下巴士海峡西侧存在准定常的Ｎ向流；南海还存在明显的随季节变化的强流区。     

琼州海峡的一个三维泥沙扩散模式

通过建立一个三维陆架海数值模式来预报近海潮流和泥沙浓度的对流扩散,并应用于琼州海峡跨海工程的前期数值预测。预测结果表明,海区潮流的涨落、岸线形状、海底地形及源强位置与泥沙在近海的输运扩散关系密切,模拟情形基本合理,表明该模式适合应用于河口、近岸等涉海海洋工程海域的流场及泥沙扩散的三维数值预测,为相关的水动力环境要素和水质影响评价提供一定的参考价值。     

大涡模拟及其在海洋湍流数值模拟中的应用

本文概述了大涡模拟的定义及特征,介绍了大涡模拟的几种常用方法以及它在海洋湍流场数值模拟中的应用,并指出了一些尚待改进的问题。     

LINEAR WAVES IN THE ROTATIONAL HOMOGENEOUS FLUID WITH UNIFORM WATER DEPTH (Ⅰ)

Linear wave equations for incompressible ideal homogeneous fluid are derived without making the assumptions of irrotation and hydrostatic pressure. The obtained equations are suitable for arbitrary bottom topography. Unified solutions of the existing waves in uniform-depth waters are found from those equations. Discussions about the above assumptions are made. Magnitude order of the error caused by the assumption of hydrostatic pressure is given.     

间断地形下的亚惯性频率地形波

在纯间断化地形的条件下,从理论分析和数值计算二方面探讨了亚惯性频率地形波的频散关系。指出正压亚惯性频率地形波的波模直接取决于间断点的个数和间断度。连续地形可以看成是纯间断地形的极限情况,因此,连续地形的起伏程度有类似间断度的作用。在对连续地形的频散关系进行数值计算时,水平步长的选取对计算结果有很大的影响。     

南海南部海洋上层的热振荡

对1961-1973年南海南部(14°N以南,106°-120°E)海区0-400m的温度-深度资料、以2个月为时间步长、在2(经度)×2(纬度)的网格上进行统计,并计算了表层至100m垂直平均温度(TAV)。结果表明,TAV的年平均和季节分布是东南高、西北低,等温线大致呈东北-西南走向。TAV的经验正交函数(EOF)分析结果表明,本海区的TAV有显著的年际变化,存在着约2-4年的振荡周期,且与ENSO事件密切相关。在埃尔尼诺年,本海区的TAV增加,且有沿海盆向赤道增大的趋势。这种异常状况也存在于100m以深水层。在ENSO事件期间等温线普遍下沉,下沉的深度随深度而减少,随纬度由西向东减少,下沉的幅度随ENSO事件、季节及海域而异。究其原因主要与埃尔尼诺年季风减弱和海洋中的涡旋活动变化有关。此外,强副高的影响也使海洋上层得热增多。