东海内陆架春季跃层和内波影响下的环境要素分布

基于东海内陆架P2连续站春季流速和环境要素的观测数据,发现该站存在由浙闽沿岸水系和陆架混合水系界面形成的较强跃层,跃层的浮频率在1×10-3s-2左右。跃层上下水体的温盐值变化和流场的变化有相关关系。环境要素在跃层的影响下呈现显著的分层结构,说明跃层对环境要素的垂直交换起到了限制作用。同时跃层的存在也为内波的产生提供了条件,斜压结构主要由具有半日潮频率的内潮和近惯性频率的内波组成。在观测开始和结束时刻,跃层深度显著抬升,跃层中存在Ri-1大于4的情况,这与叶绿素溶解氧跨跃层现象存在的时刻对应,说明这两个时刻水体由于内波活动改变了跃层深度并存在剪切不稳定的情况,进而引起了水体的垂向交换,为环境要素的跨跃层混合提供了条件。跃层和内波分别对环境要素的垂直混合起到了阻碍和加强的作用。     

青岛外海夏季水母路径溯源研究

2011年夏季,青岛外海发现大量大型水母,如沙海蜇、海月水母和白色霞水母等,而在冬、春季未在当地海区发现其幼体。本文采用拉格朗日方法,以粒子代表水母,不考虑水母自身运动,进行反向追踪,追溯其运动路径及可能源地。不同追踪实验结果显示,在不同时间不同深度处释放的粒子路径不同。在海面处释放的粒子分别可以追溯到海州湾、江苏沿岸及长江口附近的海域,其中8月1日和8月15日在海面释放的粒子最远可以追溯至长江口外海域;2m层上释放的粒子最远也可到达长江口附近,而10m层以深释放的粒子基本分布在35°N以北。由于反向追踪只考虑海流的影响,追踪过程可逆,因此,从运动路径来看,青岛外海的部分水母可能来源于海州湾、江苏沿岸及长江口附近海域。从水母种类分布特征来看,海州湾、江苏沿岸及长江口附近海域在有粒子分布时期的水母种类与7、8月份青岛外海部分水母种类一致,为寻找青岛外海夏季水母的潜在的来源地提供了依据。     

近岸典型养殖海区的潮流垂直结构特征

2006年7月在我国北方典型养殖海域桑沟湾进行现场观测,探讨养殖生物和养殖设施影响下潮流垂直结构的特征.结果显示:①夏季的桑沟湾,大量养殖生物和养殖设施的存在造成了潮流垂直结构中出现了潮流上边界层这一独特现象;②建立1个双阻力模型来描述这个现象,得到湾口北侧海带养殖区的潮流上边界层平均阻力系数-CDS=5.4×10-2和底边界层平均阻力系数-CDB=1.5×10-2;湾中部贝藻兼养区的-CDS=4.9×10-2,-CDB=1.9×10-3,并与同在黄海的自然海区青岛外海做比较;③在半日潮占优的桑沟湾海区,养殖阻力和底应力均具有1/4潮周期特征.在养殖阻力大于底应力的情况下,该海区出现了表层海水先涨/落潮的现象,这与浅海潮流底层海水先涨/落潮的一般规律截然不同.     

基于IPCC-CMIP5的中国东部近海表层水温未来预估分析

近海海表温度（sea surface temperature,SST）的变化对我国沿岸海洋生态环境和渔业资源具有重要影响,研究其变化规律尤其是预估其未来变化一直是物理海洋学的重要研究课题。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC）第五次评估报告（The fifth Assessment Report,AR5）对全球及部分典型区域的未来气候变化进行了预估,已成为全球公认的研究气候变化的科学依据。本文利用IPCC第五次评估报告的模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project phase 5,CMIP5）中五个具有代表性的模式（ACCESS1.3、BCC-CSM1.1、CCSM4、GFDL-ESM2G、MPI-ESM-MR）,对未来80年（2030、2060、2090年）相对于2010年中国东部近海（渤海、黄海、东海）表层水温的年代际及季节性变化规律在RCP4.5气候情景下进行了预估分析。通过分析发现中国东部近海表层水温在未来80年内有明显升温趋势：从年代际上看,到2090年表层水温升温幅度达1.18—1.71℃,其中2030—2060年升温最快,2060—2090年升温速度减缓;从季节上看,不同海域不同季节表层水温升温幅度达1.16—2.04℃,中国东部近海各海区在夏季升温幅度较大,冬季较小。     

渤海弱层化期湍流混合观测特征分析

利用2017年9月在渤海共享航次中取得的湍流混合直接观测数据,本文研究了渤海海域湍流混合的空间分布特征及有关的影响因素。9月观测海区水体垂向层结较弱,莱州湾受黄河冲淡水影响出现高温低盐结构,位于渤海中央浅滩南北两侧洼地的双中心冷水结构依旧存在。湍流观测结果表明湍动能耗散率在10^-9～10^-5W/kg之间变化,统计上满足对数正态分布。耗散率强值区出现在辽东湾及渤海湾湾口近岸处,相应的垂向湍扩散系数约为10^-6～10^-2m²/s。垂向上,水体表、底层混合较强,进一步研究发现弱层化水体的平均湍动能耗散率〈ε〉与风速和正压潮流速的大小存在正相关关系。另一方面,耗散率ε与浮性频率N近似满足ε=2.0×10^-8+3.0×10^-7(N²/N₀²)^-5的拟合函数关系,反映了层化对水体垂向混合的抑制作用。     

中国海岸带综合管理指标体系构建的初步研究

将"驱动力-压力-状态-影响-响应"(DPSIR)框架应用于构建中国海岸带综合管理(ICZM)指标体系中是一个新的研究领域.在介绍我国海岸带生态环境恶化的状况和DPSIR框架应用的基础上,构建了包含4类驱动力指标、5类压力指标、6类状态指标、2类影响指标、5类响应指标的"中国ICZM指标体系", 以期能为我国的ICZM提供一种简化的概念框架.     

北冰洋与邻近海区海洋-海冰模式的试算与校验

本文将目前先进的大尺度海洋、海冰模式(NEMO3.6和LIM3)应用于北大西洋–北冰洋–北太平洋(简称NAPA),并进行了试验后报模拟。所建立的模式NAPA1/4和NAPA1/12的水平分辨率分别为(1/4)°和(1/12)°经、纬度,计算范围覆盖太平洋45°N以北海区、整个北冰洋及北大西洋;其中,NAPA1/4和NAPA1/12在北大西洋的边界分别为26°N和7°N。目前,已利用NAPA1/4完成了1993–2015年的后报模拟。本文基于观测数据和已发表文献对模拟结果中的北冰洋海冰变化、环流结构以及水文特征进行了校验。结果表明,NAPA1/4能够再现北冰洋的主要热力与动力过程,可以用来分析海冰、水团、大西洋/太平洋入/出流等的季节与年际变化规律。利用NAPA1/12进行了1993–1996年的模拟计算。初步结果分析表明,提高分辨率可更为精细地刻画北冰洋的海冰、水团和环流的结构。     

湍流局地平衡假设的新推论--齐次湍流动能输运方程封闭模型与应用(Ⅱ)

在湍流局地平衡假设下 ,建立了齐次湍能输运方程封闭模型 (HKE) ,并在平板边界层的两种经典流动中加以检验 ,给出 HKE封闭下的流速、湍流动能和湍流混合系数剖面的形式解。结果表明 ,HKE可以避免在流速剪切为零时的无湍流混合问题 ,其解与 L aufer湍流实验吻合 ,因而HKE模型比混合长理论有更合理的内涵。文中还给出 HKE封闭的浅海动力学模型 ,以湍应力和水位梯度力的平衡为运动的基本受力平衡 ,进行了模型的量阶分析和运动分析 :当阻尼频率和运动频率同量阶时 ,惯性运动不可忽略 ;在潮振荡占优的浅海中 ,对流非线性相对于惯性运动为小量 ;当阻尼频率足够大时 ,科氏力项相对于湍应力也可能为小量。     

渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化 ,因而其环流与输运亦有明显的季节信号。以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型———HAMSOM ,模拟了渤海冬、夏季的总环流。渤海环流冬强夏弱 ,表层风漂流常被下层逆风流所补偿。深度平均环流 ,即水柱内的输运 ,流型有显著的季节变化 :冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转 ,辽东湾顶有一个顺时针流涡 ,阻碍了湾顶水与外海水的交换 ;夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环 ,内嵌许多局地涡旋。这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同 ,同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化 ,但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化 ,因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

浅海浮力平流效应

浮力平流直接影响着海洋内部的湍流混合过程，制约着海洋热盐结构的形成和变化。这一过程在浅海，尤其在象渤黄海那样具有较强浮力平流的中国大陆沿岸带海区，是十分重要的。本文主要讨论浅海浮力平流对温跃层和海洋锋的影响，从理论上导出在浮力平流效应作用下期混合锋的公式，并以南黄海为例进行了计算，计算结果是令人满意的。