渤、黄海冬、夏季节风生流场年际变化时空模态与环流变异

根据1975—2017年冬、夏季节渤、黄海沿岸25个气象站风观测资料,采用二维非线性垂直平均风生流模式、旋转经验正交函数(REOF)等方法,研究了渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化时空模态与环流变异.由于冬、夏季节渤、黄海风应力场强度年际变化显著线性减弱趋势,冬季渤、黄海平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于夏季,黄海冬、夏季平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于渤海.渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化主要有两种时空模态,冬季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,冬季黄海垂直与水平环流准平衡态年际变化是主要分量.夏季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,夏季黄海大部分海域垂直环流显著线性减弱与局部垂直环流显著线性增强年际变化是主要分量,夏季黄海水平环流形态此消彼长显著线性增强及减弱年际变化是主要分量.冬季黄海暖流暖水向南黄海西侧以及向渤海中部输送过程是在3～4个环流之间传递形成,并非由单一环流输送形成.冬季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部至渤海海峡的气旋环流、黄海东部辐散下沉反气旋环流是冬季黄海暖流强度与范围的控制环流,夏季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部辐合上升气旋型环流是夏季渤、黄海冷水团强度与范围的控制环流,冬、夏季节渤、黄海控制环流年际变化形态的变换形成冬季黄海暖流与夏季渤、黄海冷水团暖年或冷年的年际变化.     

基于长期定点观测资料的莱州湾人工鱼礁建设区局地水动力特征

为了研究人工鱼礁区基本水动力特征,本文利用人工鱼礁投放区的座底海床基获取半年以上的水动力观测资料,通过谱分析、调和分析、滤波等方法分析了该海区潮汐、潮流特征,并讨论了余流特征。结果表明,该海域属于不规则半日潮,具有显著的全日潮周期和半日潮周期,潮汐性质指数为0.98,平均潮差为0.95m,最大可能潮差为2.25m。潮流为典型的往复潮,潮流主向为NNE-SSW,优势分潮为M2分潮。垂向上,流速大小随深度增加显著降低,海底1m的流速较表层降低约30%,流向向沿鱼礁布设方向偏转。该海域余流较小,欧拉余流与斯托克斯余流大小相当,分别为1.35cm/s,1.41cm/s,均为向岸输运,欧拉余流表层受风影响较大,拉格朗日余流为2.76cm/s,方向SEE。该海域流场垂向结构与人工鱼礁投放后底摩擦增加、鱼礁对近底层水流的阻滞作用有关。底层温度具有显著的季节变化与日变化特征,短期高频变化存在显著的全日周期与半日周期,冬春季由于垂向混合加强,全日信号更为显著。底层浊度的升高主要由大风过程加强垂向混合的引起。     

非对称歪斜波引起的片流输沙数值研究

本文用了一个可考虑相位差作用和波浪边界层非对称性的瞬态理论模型和一个两相紊流模型共同研究非对称歪斜波引起的片流输沙现象。为了解速度偏度和加速度偏度对输沙通量和输沙率的贡献,两相流模型为理论模型提供了必要的相位超前、瞬时侵蚀深度和边界层的发展过程。理论模型研究显示了由速度偏度和加速度偏度引起的向岸阶段和离岸阶段的泥沙运动非对称性,解释了净输沙的产生原因。在以往的非对称歪斜波片流输沙研究中,净输沙的产生主要被归结于相位差作用。本文的研究则表明了非对称的边界层发展所产生的净流量和动床面效应在净输沙产生过程中的比相位差作用更为重要。     

海阳核电区域潮流特征分析

采用短期资料的潮流准调和分析方法,对水深为4.5~22.5m的海阳核电站6个测站3个周日潮流观测获得的表、中、底层的潮流资料进行了分析。分析结果表明:该区域基本以半日潮为主,且半日分潮中M2振幅大于S2,全日潮仅存在个别站位的个别水层中;测区的潮流属于正规半日潮,但其分潮比WM_4/WM_2大于0.04,表明测区中浅海分潮流具有较大的比重,故测区的潮流性质应为不正规半日浅海潮流的类型;各站位各层表现出不同的潮流运动形式,往复流和旋转流同时存在,不同站位、层次之间的明显差异还需要结合详细的地形调查展开研究;大部分站位的余流流速呈现表层>中层>底层,大致呈现自东北向西南流。     

基于Argo历史观测的南海海盆尺度中层流场研究

针对南海海域海流环境复杂、中层实测数据量少的现状,本文基于2006-2016年布放在南海海域的114个Argo剖面浮标的卫星定位等信息,采用基于背景流和惯性流外推的最小二乘方法,获取南海海域1 200 m深中层流场信息,并采用Divand变分插值的方法形成网格化季节流场。结果表明:（1）针对南海中层（1 200 m）流场,单个Argo浮标可以刻画出具体的中尺度结构,如越南沿岸的反气旋涡,半径约为120 km,最大流速约为9.6 cm/s,平均流速为5.3 cm/s;（2） Argo网格化流场表明海盆尺度中层流场南海南部为反气旋环流结构,北部为气旋式环流,同时在吕宋海峡口存在从南海至太平洋的水体交换;（3）将该流场信息与HYCOM和YoMaHa'07两种资料对比,吻合度较高,与HYCOM再分析资料的偏差分布趋近于正态分布,海流的东西向分量的均方根误差为3.28 cm/s,南北向分量的均方根误差为3.26 cm/s。总体而言,利用Argo轨迹资料能够有效地反演出南海地区海盆尺度的中层环流特征。     

Stationary magnetospheric convection on November 24, 1981. 2.Small-scale structures in the dayside cusp/cleft

A case study of the dayside cusp/cleft region during an interval of stationary magnetospheric convection (SMC) on November, 24, 1981 is presented, based on detailed measurements made by the AUREOL-3 satellite. Layered small-scale field-aligned current sheets, or loops, superimposed to a narrow V-shaped ion dispersion structure, were observed just equatorward from the region of the “cusp proper”. The equatorward sheet was accompanied by a very intense and short (less than 1 s) ion intensity spike at 100 eV. No major differences were noted of the characteristics of the LLBL, or “boundary cusp”, and plasma mantle precipitation during this SMC period from those typical of the cusp/cleft region for similar IMF conditions. Simultaneous NOAA-6 and NOAA-7 measurements described in Despirak et al. were used to estimate the average extent of the “cusp proper” (defined by dispersed precipitating ions with the energy flux exceeding 10⁻³ erg cm⁻² s⁻¹) during the SMC period, as ≈0.73∼ ILAT width, 2.6–3.4 h in MLT, and thus the recently merged magnetic flux, 0.54–0.70 × 10⁷ Wb. This, together with the average drift velocity across the cusp at the convection throat, ≈0.5 km s⁻¹, allowed to evaluate the cusp merging contribution to the total cross-polar cap potential difference, ≈33.8–43.8 kV. It amounts to a quite significant part of the total cross-polar cap potential difference evaluated from other data. A “shutter” scenario is suggested for the ion beam injection/penetration through the stagnant plasma region in the outer cusp to explain the pulsating nature of the particle injections in the low- and medium-altitude cusp region.     

供水管网在地震时的可靠性评估方法

本文提出了一种供水管网系统在地震作用时间的可靠性分析方法,开发出相应计算机应用软件并通过实例计算验证了该方法的可靠性和实用性。     

A convection-conduction model for analysis of the freeze-thaw conditions in the surrounding rock wall of a tunnel in permafrost regions

The results of simulated tidal current field, wave field and storm-induced current field are employed to interpret the depositional dynamic mechanism of formation and evolution of the radial sand ridges on the Yellow Sea door. The anticlockwise rotary tidal wave to the south of Shandong Peninsula meets the following progressive tidal wave from the South Yellow Sea, forming a radial current field outside Jianggang. This current field provides a necessary dynamic condition for the formation and existence of the radial sand ridges on the Yellow Sea seafloor. The results of simulated “old current field (holocene)” show that there existed a convergent-divergent tidal zone just outside the palaeo-Yangtze River estuary where a palaeo-underwater accumulation was developed. The calculated results from wave models indicate that the wave impact on the topography, under the condition of high water level and strong winds, is significant. The storm current induced by typhoons landing in the Yangtze River estuary and turning away to the sea can have an obvious influence, too, on the sand ridges. The depmitional dynamic mechanism of formation and evolution of the radial sand ridges on the Yellow Sea seafloor is “tidal current-induced formation—storm-induced chang—tidal current-induced recovery”. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49236120).     

天然气水合物研究现状与未来挑战

人类在21世纪后期面临着油气资源枯渴,寻求洁净高效的新能源成为科学界追求的目标。为此,近三十年来,世界各国相继投入了大量的资金和人力开展新能源研究。目前,人们在一种重要的新能源---气水合物的基础研究、地质调查、勘探开发等领域取得了较大的进展;但尚存在许多急待解决的重大理论问题,如天然气水合物形成与分解的动力学过程和地质条件,气水合物资源量计算办法,经济型天然气水合物开采、开发模式,气水合物对全球气候的影响等。天然气水合物作为化石燃料,具有巨大潜力;作为甲烷碳库,是海底地质灾害的诱因;作为温室气体,对全球气候变化有着重要的影响作用。天然气水合物研究未来面临挑战。     

深海潜标姿态的动力学仿真分析与验证及沉降原因探究

论文结合中国科学院海洋研究所2017年至2018年在西太平洋布放的一套6000m深自容式锚泊潜标系统,利用其温、深、盐及海流数据,参考卫星观测的海面资料,依据潜标结构组成,创新性地选用多体动力学软件ADAMS建立柔性缆体有限元模型,进行复原式姿态模拟,对此潜标异常沉降情况进行原因探究,提出减小因潜标大深度沉降导致影响的方法。本文所提出的柔性体模型,可依据海流参数变化改变有限元长度,自定义流阻状态,已被证明在较小海流和海流异常大两种分布模型的拟下,计算机有限元模型分析所得绝对沉降误差达缆绳总长0.18%和0.41%。通过计算机模型依据实际情况的模拟结果,最终印证异常沉降值的形成原因：（1）在系泊结构既定且安全布放的前提下,其沉降异常值的出现只能与其当日所处环境的海流分布状态相关。模型锚泊最大受力8621N,合理选择布放地点、潜标材料可降低系泊损坏风险;（2）若大洋中尺度涡形成和临近导致流速激增,其对整个系统的作用将决定锚系系统布放期间异常沉降深度,由于中尺度涡的形成与迁移具有可预报性,结合系泊深度和位置的及时调整可减小超深度沉降所导致的影响。