海口湾人工填海前后冲淤演变数值模拟

为了解近年的人工填海工程主要包括南海明珠项目、葫芦岛、秀英港扩建工程等人工填海工程对海口湾冲淤变化的影响,基于FVCOM海洋数值模型,对研究区人工填海前后潮流场、波浪场及冲淤变化进行了数值模拟。人工填海后,综合各条件下的冲淤情况,海口湾受潮流和波浪共同作用大部分区域处于淤积状态,年淤积量预测值为0.1~1.0m;白沙角等局部区域处于侵蚀状态,年冲刷量预测值为0.1~0.3m;受海口湾人工填海工程的影响,秀英港航道的水动力条件减弱,对通航条件改善有利,需加强航道的水深监测和定时的清淤工作;在南海明珠人工岛南侧波影区泥沙堆积会形成向海的舌状的突出体,其两侧海岸形成侵蚀后退带,需人工补沙等措施以保证岸线稳定。     

北黄海北部海域潮余流的模拟研究

基于二维水动力模型,在仅考虑潮流作用条件下,通过计算欧拉余流和拉格朗日余流并结合粒子追踪方法研究了辽宁大连—朝鲜龙渊郡连线北侧的北黄海北部海域的潮余流结构和粒子运移的趋势。结果表明:欧拉余流和拉格朗日余流流速整体较小,呈现由南向北的流向,但在獐子岛及长山群岛的附近岛屿和朝鲜半岛沿岸的海域欧拉余流和拉格朗日余流流速较大。对比粒子追踪计算的结果与欧拉余流和拉格朗日余流的结果表明,流向与粒子运移路径基本一致。该海湾的余流及粒子运动规律特点对辽东半岛东岸及朝鲜半岛西侧海域的排污及污染控制有重要的借鉴意义。     

三亚湾海岸动力演变的数值模拟研究

近年来,海岸侵蚀呈现不断加剧的趋势,给沿海地区经济社会的发展造成了极大危害。关于三亚湾海岸侵蚀过程及其动力学研究多停留在定性或半定量阶段。从海岸动力地貌学角度出发,基于沉积物迁移理论,利用数值模拟方法,定量研究了三亚湾海岸在波浪和潮流作用下的动力演变过程。计算结果重现了海水波浪的传播形态及动态特征:涨潮时,波高极值相对较大,水位随之升高,波动现象明显,波动形态复杂;落潮时,波高极值相对减小,水位也随之降低,海面相对较平静,波形态在离岸区域较单一,仅在近岸区域相对多样化。同时,数值模拟结果也很好地显示了三亚湾岸线附近的沉积或侵蚀过程特征:三亚湾西段海洋动力条件较强,沉积或侵蚀现象明显,沉积/侵蚀能力由三亚湾西段逐渐向东段减小。此外,以海洋动力学机制为基础,定量模拟了三亚湾海岸侵蚀与演变物理过程,为该地区海岸开发利用、海岸环境保护提供科学依据。     

福宁湾海域溢油扩散影响的数值模拟研究

应用非结构化网格形式的MIKE 21水动力模型及溢油模块建立福宁湾海域海工工程施工期溢油扩散的数学模型,对在静风、全年主导风及不利风等3种不同风况条件下,一个潮周期内包括涨憩、落急、落憩、涨急等4个典型潮时分别发生100 t燃料油持续泄露30 min的事故溢油工况进行溢油扩散数值模拟.分析显示,事故溢油在福宁湾海域的扩散过程主要受潮流和风的影响.计算结果给出了事故溢油发生后24 h内的影响范围及0. 05 mg/dm3油浓度(一类或二类水质标准)溢油最快到达福宁湾内主要敏感目标的时间,为海洋环境影响评价和溢油事故应急措施的制定提供了科学依据.     

西沙湾工程波浪推算及波浪场数值模拟

本研究根据崇武水文站1976—2007年共31 a的波浪观测资料,使用皮尔逊Ⅲ型频率曲线进行拟合分析,推算出崇武在不同重现期条件下的特征波浪要素,再将其作为外海波浪要素输入,通过基于椭圆型缓坡方程的CGWAVE近岸波浪数值模型,模拟西沙湾的重现期波浪场,得到其设计波浪要素,得到较为合理的计算结果。西沙湾的海底地形强烈地影响近岸波浪,导致了波高和波向的不均匀分布特征,岛屿和礁石都是天然屏障,东侧水域受龟屿及闽台码头的掩护,波浪反射、绕射明显,对避风坞起到了有效的保护作用。此外,对于不同地质的边界,反射系数不同使得近岸波高分布有较大差异。     

基于卫星遥感海温数据的南海SST预报误差订正

尝试利用卫星遥感高分辨率海表温度资料GHRSST (Group for High Resolution Sea Surface Temperature) 与海表温度(sea surface temperature, SST)数值预报产品之间的误差, 建立一种南海SST模式预报订正方法。首先, 利用南海的Argo浮标上层海温数据对GHRSST 海温数据进行验证, 结果表明两者之间均方根误差约为0.3℃, 相关系数为0.98, GHRSST 海温数据可用于南海业务化数值预报SST的订正。预报订正后的SST与Argo浮标海温数据相比, 24h、48h和72h的均方根误差均由0.8℃左右下降到0.5℃以内。与GHRSST 海温数据相比, 南海北部海域(110°E—121°E, 13°N—23°N)订正后的24h、48h和72h的SST预报空间误差均显著减小, 在冷空气影响南海期间或中尺度涡存在的过程中, SST预报订正效果也较为显著。因此, 该方法可考虑在南海业务化SST数值预报系统中应用。     

低高度极尖区位形的经验模式

地球极尖区是太阳风等离子体进入内磁层和电离层的一个重要“窗口”,但其总体结构长期以来尚未确定. 2008年3月8日两个连续亚暴期间,太阳风的整体变化范围较大,基于全球三维数值模拟我们建立了一个由行星际磁场(interplanetary magnetic field, IMF)B_Y、B_Z控制的低高度(1.1个地球半径高度)极尖区的预报模式.该模式由椭圆函数构造而成,拟合函数由极尖区位置和宽度控制并取决于IMF B_Y和B_Z.极尖区地磁纬度(geomagnetic latitude, MLAT)随着向北IMF B_Z的增加而增加,随着向南IMF B_Z的增加而明显降低.当B_Y=0时,磁地方时(magnetic local time, MLT)接近12,当IMF为东向(西向)时,极尖区中心将位于北半球下午(上午)侧. MLAT宽度随IMF B_Z从北转南而减小,MLT宽度随IMF B_Z从北转南而增大.通过...     

早新生代温室气候及冰期气候转型的模拟研究

早新生代是地质史上最后一个温室气候期,随后南极冰盖形成,地球进入到晚新生代冰期。温室气候的成因和冰期气候转型的机制一直是国际相关学界关注的问题。评述国际上对此开展的古气候模拟,反映了早新生代温室气候受到了海洋和大陆的地理位置、暖海洋温盐环流和海洋热输送、太阳辐射和大气CO2浓度变化的作用和影响。古气候模拟还反映了早新生代温室气候转向冰期气候,受到了大洋通道改变和高原构造隆起、大气成分变化以及海陆生态系相互的作用和反馈。这些古气候模拟试验锁定在气候变化的关键时段和重要驱动因子,对测试地球内外驱动力和地球各圈层反馈作用提供了重要的科学依据;温室气候以及趋向冰期气候的模拟研究对探讨气候变化内在机制、预测未来气候具有重要意义。      

基底摩擦属性和脆性层厚度对背驮式盆地地貌形态及形成演化的影响:来自物理模拟的启示

对背驮式盆地的形成机制进行分析有利于深入理解油气运聚成藏的过程及其机理。前人研究已基本揭示了背驮式盆地的构造几何学特征及可能的动力学来源,但有关背驮式盆地的形成机制及其控制因素的物理模拟探索,所开展的研究工作还不足。本文主要根据基底摩擦属性差异和脆性层厚度变化,设计了两个系列5组实验模型,对背驮式盆地的成因机制进行了分析和探讨。研究表明：1）脆性层厚度是控制背驮式盆地形成的关键因素,太薄的脆性层厚度不利于形成背驮式盆地,而较厚的脆性层有利于背驮式盆地的形成;2）基底摩擦强度在一定程度上也影响背驮式盆地的形成,褶皱—冲断带根带基底高摩擦和前缘低摩擦强度,对背驮式盆地的形成具有促进作用;褶皱—前缘高摩擦强度则阻碍背驮式盆地的形成;3）只有根带具有较大的脆性层剪应力,同时前缘构造带具有较小的基底剪应力,在力学上具备一定的动力学平衡,才能形成形态较为清晰的背驮式盆地;4）四川背驮式盆地的形成与青藏高原的强烈隆升所提供较大的剪应力和川东构造带的基底软弱层改变了该区的基底摩擦强度等密切相关。该研究成果对进一步深入理解背驮式盆地的形成演化具有重要的指示意义。     

青藏高原东南缘次林错岩体晚白垩世—早新生代快速剥蚀

青藏高原东南缘是研究构造、地貌演化和气候变化相互作用的理想场所,前人研究主要揭示了晚始新世—早中新世和晚中新世以来的快速剥蚀事件,缺乏晚白垩世—早新生代时期地貌演化过程的研究。次林错花岗岩已有的低温热年代学数据覆盖了整个新生代时期,为探索该区域新生代早期的剥露演化历史提供了重要资料。该岩体新生代早期冷却事件是岩浆冷却单一作用的结果,还是受快速剥蚀作用的影响,目前仍然存疑,需要定量研究。因此,本文结合已有的岩石地化和年代学数据,对次林错花岗岩开展了锆石饱和温度和一维岩浆冷却模拟研究。锆石饱和温度计算结果表明次林错花岗岩的岩浆结晶温度介于647～705℃之间,属低温花岗岩。一维岩浆冷却模拟结果显示岩体侵位时的最小围岩温度为160～120℃,对应深度约为3.7～5.0 km。结合锆石和磷灰石(U-Th)/He年代学数据,本文认为该岩体在晚白垩世—早新生代时期(67～40 Ma)经历了一期剥蚀量至少为2 km的快速剥蚀事件。已发表成果的综合分析表明,此次快速剥露事件可能是整个青藏高原地区广泛存在的构造剥蚀事件,新特提斯洋的俯冲闭合与印亚板块的初始碰撞可能是触发此次大规模区域剥蚀的主要原因。