A coupled ice-ocean model for the Bohai Sea Ⅰ. Study on model and parameter

According to the earlier international studies on the coupled ice-ocean model and the hydrology, meteorology, and ice features in the Bohai Sea, a coupled ice-ocean model is developed based on the National Marine Environment Forecast Center‘ s (NMEFC) numerical forecasting ice model of the Bohai Sea and the Princeton ocean model (POM). In the coupled model, the transfer of momentum and heat between ocean and ice is two-way, and the change of ice thickness and concentration depends on heat budget not only at the surface and bottom of ice, but also at the surface of open water between ices. The dynamic and thermodynamic coupling process is expatiated emphatically. Some thermodynamic parameters are discussed as well.     

一个用于全球气候变化研究的海洋大气环流耦合模式Ⅱ.模式气候漂移和增强温室效应的初步分析

着重分析和讨论全球大气，海洋－海冰耦合环流模式的两个长时间数值积分试验──１３０年控制试验和９５年敏感性试验（增强温室效应试验），尤其是控制试验中的气候漂移现象以及与此相关的敏感性试验中增援信号的提取问题。在控制试验中，大气二氧化碳浓度维持当前的气候值不变；而在敏感性试验中，大气二氧化碳浓度开始时以１％的速率等比增加，它在积分至７０年且其值已达初始值的二倍后便不再变化。分析结果表明，尽管这个耦合模式的长时期积分中存在着明显的气候漂移，但敏感性试验给出的全球增暖的基本特征在物理上是合理的；这个耦合模式产生气候漂移的主要源地是在高纬度海洋的冰水交界区，且初步的热收支估算揭示它可能与冰－水交界区的耦合方案有关。本文最后在对控制试验和敏感性试验的环流型式的时间演变进行相关分析的基础上给出了有关全球增暖幅度的３种估计，同时指出：尽管全球增暖的空间分布不可避免地要受到模式气候漂移的影响，但这种影响的大部分在计算气温年较差的变化时却可以被自动扣除。     

ENSO预报模式及其改进的进展

近年来，为预报ＥＮＳＯ事件已研制出多种方法、包括海气耦合动力学模式，统计模式，物理海洋／统计大气模式等。其中耦合动力学模式的范围从简单的浅水模式到复杂的大气环流模式。在１９８０－１９９２年的这一时段内，一些动力学攻统计模式预报ＥＮＳＯ指数提前６－１２个月的水平已超过了持续性预报。     

简正波耦合机理与(广义)射线-简正波转换

结合广义射线 简正波转换、声场强度干涉结构研究了简正波耦合机理。给出了 1种简正波前向耦合矩阵的近似表示形式 ;引入“介质虚像”技法和图解法 ,讨论了简正波耦合的直观物理图象。证明简正波耦合强弱由声场强度干涉结构和环境扰动所决定 ,并解释了一些文献中描述的现象。利用“介质虚像”技法 ,给出了时间反转镜技术原理的简明解释。     

西太平洋暖池形成与维持的动力学机制

建立了一个简单海气耦合模式,其中大气垂直分为两层,为-β平面近似线性模式。在非绝热加热项中包含了对流凝结潜热与大尺度流场之间相互作用的CISK机制以及蒸发、感热与扰动风场之间的反馈机制,并考虑了平均东风区和西风区的不同。由于只研究大气的平均纬向运动,故模式大气中仅含有Kelvin波。海洋模式为一约化重力模式,在一定条件下采用准地转近似,模式海洋中仅保留了Rossby波。对这一海气耦合模式进行特征波动分析,发现海气耦合并不显著改变大气波动的性质。在中东太平洋的平均东风区,大气的Kelvin波仍然增幅和东传。在平均西风区,大气Kelvin波振幅衰减。但耦合作用却使海洋Rossby波的性质发生变化,且波长超过某一临界波长Le的Rossby波的振幅增长。在平均东风区,结论相论。这一理论说明西太平洋暖池的形成与海洋Rossby波有关。在东太平洋,由于是平均东风区,短的Ross-by波振幅增长,不能形成水平尺度很大的“暖池”。而在平均西风的西太平洋区,有可能形成水平尺度很大的“暖池”。     

两个大洋多金属结核标准物质中27种元素的等离子体质谱法测定

从样品制备、仪器操作参数最佳化、内标补偿等几方面着手,利用两个标准物质(GSPN-2,GSPN-3)发展了大洋多金属结核中27种元素的等离子体质谱(ICP-MS)测定方法.这27种元素包括Ba,Ce,Co,Cu,Dy,Er,Eu,Gd,Ho,La,Li,Lu,Mo,Nd,Pr,Sb,Sc,Sm,Tb,Th,Tm,U,V,W,Y,Yb和Zn.各元素测定值与保证值相当吻合.对GSPN-2和GSPN-3,Ba,Sb,Sc,Y,Zn等5种元素可用外标校准法准确测定,其平均回收率(n=3)在91.4%～106.9%之间;可用内标(103Rh)校准法准确测定其他22种元素,其平均回收率(n=3)在89.4%～110.2%之间;各元素3次测定的相对标准偏差(RSD)为0.0%～11.0%.     

实际海域的赤潮生消过程数值模拟

目前所了解的众多与发生赤潮有关的因素均非赤潮发生的充分必要条件，而且不存在稳定的赤潮诱发因子。赤潮的发生是富营养化、适合的光合作用条件和赤潮藻本身的死亡率三方面的综合结果。这3个因素以及这3个因素有关的其他因素都可能成为赤潮发生的激发因子。根据此概念建立了赤潮生消过程的动力－营养盐－赤潮藻间的耦合数值模式，成功地数值模拟了1998年3－4月在香港沿海实际发生的赤潮生消的全过程。该模式对于研究赤潮的发展过程及预报是有益的探索。     

南海区域岩石圈的壳-幔耦合关系和纵向演化

南海区域岩石圈由地壳层和上地幔固结层两部分组成。具典型大洋型地壳结构的南海海盆区莫霍面深度为９～１３ｋｍ,并向四周经陆坡、陆架至陆区逐渐加深;陆缘区莫霍面一般为１５～２８ｋｍ,局部区段深达３０～３２ｋｍ,总体呈与水深变化反相关的梯度带;东南沿海莫霍面深约２８～３０ｋｍ,往西北方向逐渐增厚,最大逾３６ｋｍ。南海区域上地幔天然地震面波速度结构明显存在横向分块和纵向分层特征。岩石圈底界深度变化与地幔速度变化正相关;地幔岩石圈厚度与地壳厚度呈互补性变化,莫霍面和岩石圈底界呈立交桥式结构,具有陆区厚壳薄幔—洋区薄壳厚幔的岩石圈壳－幔耦合模式。南海区域白垩纪末以来的岩石圈演化主要表现为陆缘裂离—海底扩张—区域沉降的过程,现存的壳－幔耦合模式显然为岩石圈纵向演化产物,其过程大致可分为白垩纪末至中始新世的陆缘裂离、中始新世晚期至中新世早期的海底扩张和中新世晚期以来的区域沉降等三个阶段。     

天然气水合物稳定带内流体压裂计算的程序耦合方法

海洋天然气水合物稳定带气烟囱结构中存在被水合物充填的裂隙, 表明在自然条件下沉积物中曾发生过流体压裂以及相关的流体流动和水合物形成。在水合物稳定带内实施人为的流体压裂工程, 并联合其他方法(如降压或注热)进行水合物开采, 有望提高开采效率。水合物稳定带内, 无论是自然条件下发生的流体压裂过程, 还是人为实施的流体压裂工程, 都存在水合物反应和沉积物裂隙变形之间的耦合响应。当前, 已有不少数值程序对水合物反应与沉积物弹塑性变形的耦合过程进行了定量研究, 但尚没有数值程序能够计算水合物反应和离散裂隙变形之间的耦合过程。文章将TOUGH+Hydrate程序、IC-FERST和Solidity两者的耦合程序进行了进一步耦合, 为水合物稳定带内的流体压裂计算提供了一种耦合计算方法, 同时通过一个算例初步验证了该耦合计算方法的可行性。验证结果表明, 该耦合计算方法经进一步改进后有望应用于定量研究水合物稳定带内的裂隙变形和水合物反应过程。     

耦合Galerkin简正波解的抛物方程方法水下声传播计算

研究水平变化的海洋环境下声传播的计算方法.把Galerkin方法的简正波解应用于耦合简正波抛物方程,可同时考虑海水和海底声场计算,对水平变化的海洋环境问题的数值计算表明,在包含海水和海底的声场计算中该方法的计算结果都具有较高的精度.