渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

2DVAR方法在台湾海峡海表流场融合中的应用

高频地波雷达可以提供沿岸大面积海表流的观测,但单个地波雷达只能提供径向流观测。本研究发展了一套二维变分(Two-Dimensional VARiational Method, 2DVAR)数据融合方法,将台湾海峡海域的地波雷达径向流数据与ROMS (Regional Ocean Model System)模式输出结果进行融合,得到一套较好的融合产品。结果显示,融合产品与雷达径向流的平均相对误差相较于模式输出与雷达径向流的平均相对误差由9.70%降低至1.54%。为进一步检验融合方法,设计了两种独立样本试验。试验一将雷达径向流按空间均匀划分为融合样本与独立样本,使用雷达融合样本与模式输出进行融合,此时融合结果的平均均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)相较于模式输出由0.41 m/s降低至0.19 m/s。试验二将雷达径向流和模式输出在空间上都均匀划分为融合样本与独立样本,对两种数据的融合样本进行融合,使用TC (Triple Collocation)方法估计模式输出、雷达观测与融合结果的误差方差,此时融合结果的平均误差方差最小,且其误差方差相对于独立的雷达径向流与模式输出在远岸处有明显减小。以上结果都表明融合数据更加接近实际海流,证明了2DVAR方法融合海表流的有效性。     

弧形海岸裂流的数值模拟研究

弧形海岸波浪产生的裂流严重危害人类活动,但是目前对其特征缺乏充分认识。本文对Haller物理模型实验和三亚大东海的数值模拟表明FUNWAVE模式具有较好的裂流模拟能力。基于该模式进行了多种弧形海岸条件的裂流数值模拟,给出裂流的一些特征：（1）海岸弯曲度增大,裂流增强;（2）海岸坡度对裂流有比较大的影响,太陡或太平缓的海岸不利于形成裂流;（3）海岸尺寸减小,裂流减弱;（4）波高和波周期增大,裂流增强,但是对于某些海岸而言,0.4m波高可能就存在危害比较大的裂流。     

南海冬季之西边界流：1998年2月的水文结构与体积输运

The unique survey in December 1998 mapped the entire western boundary area of the South China Sea(SCS),which reveals the three-dimensional structure and huge volume transport of the swift and narrow winter western boundary current of the SCS(SCSwwbc) in full scale. The current is found to flow all the way from the shelf edge off Hong Kong to the Sunda Shelf with a width around 100 km and a vertical scale of about 400 m. It appears to be the strongest off the Indo-China Peninsula, where its volume transport reached over 20×10~6 m~3/s. The current is weaker upstream in the northern SCS to the west of Hong Kong. A Kuroshio loop or detached eddy intruded through the Luzon Strait is observed farther east where the SCSwwbc no more exists. The results suggest that during the survey the SCSwwbc was fed primarily by the interior recirculation of the SCS rather than by the"branching" of the Kuroshio from the Luzon Strait as indicated by surface drifters, which is likely a near-surface phenomenon and only contributes a minor part to the total transport of the SCSwwbc. Several topics related to the SCSwwbc are also discussed.     

2016下半年安达曼海潮、余流观测分析

The characteristics of currents and tidal currents in the Andaman Sea(AS) are studied during the second half of2016 using observed data from a moored acoustic Doppler current profiler(ADCP) deployed at 8.6°N, 95.6°E.During the observation period, the mean flow is 5–10 cm/s and largely southward. The root mean square and kinetic energies of the low and high frequency flows, which are divided by a cutoff period of 5 d, are at the same level, indicating their identical importance to the total current. A power spectrum analysis shows that intraseasonal oscillations, a tidal-related semilunar month signal, a semidiurnal tidal signal and periods of 3–4 d are prominent. The barocliny of an eddy kinetic energy is stronger than the mean kinetic energy, both of which are the strongest on the bottom and the weakest at 70 m depth. Residual currents are largely southward(northward) during the summer(winter) monsoon season. Two striking peaks of the southward flow cause the 80 d period of meridional currents. The first peak is part of a large-scale circulation, which enters the AS through the northern channel and exits through the southern channel, and the second peak is part of a local vortex. The 40 d oscillation of the zonal current is forced by geostrophic variations attributed to local and equatorial remote forcing. The tidal current is dominated by semidiurnal constituents, and among these, M2 and N2 are the top two largest major axes. Moreover, astronomical tidal constituents MM and MSF are also significant. Diurnal constituents are weak and shallow water tides are ignorable. The aims are to introduce the new current data observed in the AS and to provide initial insights for the tidal and residual currents in the Andaman Sea.     

重庆红池坝地电场变化分析

利用磁静日时序叠加方法和FFT频谱分析方法对红池坝地电场观测资料进行逐月处理,并与巫山建坪台地磁观测资料进行对比,分析红池坝地电场静日变化特征;计算红池坝台站磁暴期间产生的感应电场,与地电场观测数据对比,分析地电暴的特征。结果表明,静日随着月份的变化,相位发生变化,与巫山建坪地磁Sq变化一致;1月、2月、11月、12月的地电场日变幅明显小于其他月份;地电场显著周期成分与磁静日地磁场相同,并且通过周期成分的逐月对比分析得到,地电场与地磁D分量的不同周期成分的频谱值随时间的变化基本一致;某一方向的地电暴与该垂直方向的磁暴和该地区的电性结构有关;地电暴观测值与地磁感应电流计算值呈线性关系;地电暴变化与K值呈指数关系。     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

潮流界以下河段航道整治水位确定方法研究——以长江江阴以下河段为例

在总结分析现有整治水位确定方法的基础上,根据潮流界以下河段的水沙运动特性,本文提出一种基于输沙能力的航道整治水位确定方法。考虑上游来水、下游潮汐为独立事件,统计潮流界以下河段上游来水、下游潮汐不同等级组合出现的频率,采用数学模型计算相应组合下河段沿程的潮位、流速过程,以流速四次方代表水流的输沙能力,统计不同潮位等级对应的综合净输沙能力,确定最大综合净输沙能力对应的水位为(最优)航道整治水位。以长江下游白茆沙水道和福姜沙水道为例,计算了所在河段的航道整治水位,并探讨了起动流速对整治水位计算的影响和最高整治水位概念对工程的意义。     

基于SODA资料的南海表层风能输入的空间分布与长期趋势研究

海面风不仅是驱动上层海洋运动的主要动力, 其能量也是维持海洋表层流动的主要机械能来源。为了分析南海表层流风能输入的变化, 用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)(1901—2010)资料估算了风向南海表层流(表层地转流+表层非地转流)的能量输入。结果表明, 风向南海表层流、表层地转流和表层非地转流输入的能量总体均呈减少趋势, 110年间分别减小了约56%、65%和49%。导致风能输入减小的最主要因素是风应力的减弱(减小了35%)。由于南海受季风系统的控制, 风向表层流及其各成分输入的能量呈现出显著的季节性变化。冬季风能输入最强, 高值区位于南海西部及北部区域, 呈一个显著的“回力镖”状结构。这些结果对深入认识南海环流具有理论意义。