渤、黄、东海内潮的数值模拟

在全球的海洋中,中国东海和临近海域是最显著的内潮生成地之一。本文采用NODC(Levitus) World Ocean Atlas 1998提供的季平均温、盐资料,计算海水的密度,并计算垂向密度梯度的最大值点,得到一个较符合海水实际的密度分层。使用三维非线性数值模型(将海洋分为2层)研究了潮汐(M2,S2,K1,O1分潮)作用下渤黄东海的内潮,揭示了整个海区内潮起伏的空间分布,结果发现大振幅的波动均发生在台湾东北(冲绳海槽)海域和中国近海地形突变之处,其中前者更显著。对于各分潮模拟得到的表面潮与TOPEX/Poseidon高度计资料基本一致。研究结果表明上层海水的深度和厚度的梯度对内潮有一定的影响;冬季分布区域比夏季小,强度比夏季大。     

东海黑潮及琉球群岛以东海流研究进展

东海是西太平洋的一个边缘海,它西部有广阔的大陆架,东面以九州岛、琉球群岛(由奄美诸岛、冲绳诸岛、先岛诸岛组成)和台湾岛连线为界,具有较深的海槽。黑潮是一支高温、高盐、高流速的西边界流,它起源于菲律宾以东海域、流经台湾东岸进入东海,沿东海大陆架外缘向东北向流动，穿越吐噶喇海峡返回太平洋。通常的把自台湾东北端起至吐噶喇海峡一段称为东海黑潮。此外,在琉球群岛以东海域也常年存在一支稳定的西边界流,称为琉球海流。 对于东海黑潮和琉球海流的硏究,主要起步于20世纪80年代,通过进行中日联合调查研究、中日副热带环流调查研究等,取得了许多重要成果,苏纪兰(1994)、袁耀初(2000，Yuan,2006)、管秉贤(2002)等人都做过评述。本文基于以上研究评述,主要叙述200年以来对东海黑潮及琉球海流的硏究新进展。     

吕宋海峡M2内潮生成与传播数值模拟研究

本文在z坐标海洋数值模式HAMSOM中引入了内潮黏性项(Interhal-tide viscosity term),将之运用到吕宋海峡M2内潮的生成与传播过程的数值模拟研究.研究结果表明:(1)在250 m以浅,吕宋海峡产生的M2内潮振幅于温跃层处最大,岛坡附近的内潮明显强于别处,且最大振幅可达到40 m左右;(2)M2内潮的生成源主要集中在伊特巴亚岛西北、巴丹岛西南以及巴布延群岛西北的岛坡;(3)海峡产生的M2内潮向东西2个方向传播.巴丹岛以西的西向能量在吕宋海沟斜向下传播,在到达恒春海脊附近发生反射返回海面,到达海面后再次反射回海底,在此过程中,有高模态的内潮被激发,不同模态间有相消干涉的现象产生.西传的内潮能量分为2支进入南海,产生于巴布延群岛西北的能量分支直接向西南折转进入南海海盆,而产生于伊特巴亚岛和巴丹岛岛坡附近的主要能量则以束状向南海陆架传播,在到达118°E后部分能量折向西南的海盆,其余的能量则沿西北方向传入中国近岸,陆架陆坡地形起着重要的耗散作用.伊特巴亚岛西北有最大的能量产生,向东北传入太平洋.在122°E以东,能量主要以束状向东南传入太平洋.     

北黄海内潮对潮流垂直结构的影响

中国近海,潮流占支配地位,在跃层存在的季节,实测潮流的垂直结构相当复杂.本文将实测潮流分解为平均正压潮流和变差潮流两部分,提出了从能量构成及分配研究潮流垂直结构的方法,并借此方法研究了北黄海实测潮流的垂直变化情况.分析表明:实测潮流的能量之所以在跃层附近集中主要是内潮所致.跃层两侧内潮流的方向相反,这在一定条件下可以导致跃层两侧实测潮流椭圆的旋转方向相反.平均正压潮流与变差流的交叉作用,在潮流垂直结构的形成中起着重要的作用.正是这种作用导致潮流能量在整个水柱中的不均匀分配.在跃层上侧的内潮流与整个水柱中变差流之间的总能量比率,比在跃层下侧的内潮流与该变差流之间的总能量比率要大.以强内潮区(L4站)为例:对于全日潮频率,上述对应的比率各为38.82%和29.88%,内潮流的总能量约为变差流的68.70%;对于半日潮频率,上述对应的比率各为26.61%和19.73%,内潮流的总能量约为变差流的46.36%.     

黄海的风、潮混合特征及其对冷水团边界的影响

本文第一作者早在1985年就提出,潮混合效应控制着夏季黄海冷水团的边界及海面冷水分布(赵保仁,1985)。1987年又进一步通过水文调査资料和卫星图片给出了黄海周围的浅水陆架锋(或称潮汐锋)的分布及强锋区的跨锋断面中的温度、盐度和坏流结构特征,并指出夏季的黄海沿岸流在性质上属沿锋面运动的强流(赵保仁,1987a,b),而后又对黄海西部的陆架锋进行了一次专门调査(赵保仁等,1991)。此外,他还指出黄海的强温跃层的形成和转移现象也与潮混合现象密切相关(赵保仁,1989)。因此,研究潮混合现象对阐明发生在黄海的多水文物理现象都是至关重要的。 为深入了解黄海的潮混合特征,作者把渤海、黄海和东海作为一个整体完成了一次精度较高的潮汐、溯流数值计算,在潮汐、潮流的分布方面,揭示了前人尚未阐明的一些特征。本文根据这些数值结果,计算了近最大潮流流速和层化参数,阐明了渤海、黄海和东海的潮混合特征及其对降温期黄海冷水团分布变化的影响。此外,还用 Sim pson等人(1981)的能量模式计算了南黄海西部的风、潮混合效率。     

青岛地区的台风暴潮与潮灾

本文分析了青岛沿海地区的台风暴潮灾害状况，给出了潮位与海浪的联合作用对灾的影响关系式，提出了今后风暴潮预报的思路。     

狭窄河道的二维潮波模拟

本文用ADE方法对狭窄而弯曲的河道进行了水平二维的潮波模拟,并运用不等距网格处理了区域的大弯曲问题,对于谢才系数在狭窄区域的取值问题进行了探讨,认为在狭窄区域谢才系数还依赖于区域的横向尺度。     

杭州湾潮混合的初步研究 Ⅱ. 下湾区

1964年作者发表了“杭州湾潮混合的初步研究Ⅰ.上湾区”一文(毛汉礼、甘子钧等，1964)。根据表征入海径流冲淡作用的河口盐度沿程分布和变化特征，将杭州湾以海盐为界划分为上湾区和下湾区：海盐以上的上游段为上湾区，其潮混合为强混合型；海盐至湾口的下游段为下湾区。其后，又对杭州湾的盐度分布、水系和环流做了初步分析，并对潮汐、对流和风浪等作用所导致的涡动混合现象作了粗略的讨论，认为要合理地阐明下湾区的混合过程似应同时考虑侧向与垂向的混合效应(毛汉礼．沈鸿书等，1964)。本文根据1963年在杭州湾下湾区进行专题水文调查所获得的资料，对杭州湾下湾区的潮混合问题进行了研究：对表征该区潮混合扩散过程的某些特征量，如水平涡动扩散系数、水平涡动交换系数等作出量级估计，并给出涡动交换椭圆；估算了控制这一河口区域盐量平衡与动量平衡的各项物理过程的相对重要性，为进一步开展杭州湾下湾区潮混合过程的观测和理论研究提供依据。     

潮致泥沙全沙净输运解析模式

泥沙运动作为水流和底床相互作用的纽带,是河流、河口及海岸工程研究的重要内容。在潮波作用明显的河口、海岸地区,周期性的动力作用下的泥沙运动具有往复和可逆的特征,因此研究这类水域的泥沙的净输运更具有实际的意义。基于泥沙输运和流速呈指数关系假设,建立潮流环境下的泥沙全沙净输运的解析解公式,并对该公式的计算结果和数值计算以及数学模型的结果进行了检验和验证,结果表明本研究提出的公式能较好地反应潮流环境下的泥沙净输运。由此,基于本公式采用潮流分潮调和常数可计算得到全沙净输运,并可以分析各分潮流及其相互作用与泥沙净输运的关系。研究结果显示,在受径流影响较大的半日潮河口,S2、MS4、M2三潮相互作用对全沙净输运的贡献显著高于通常的潮流不对称作用,即M2、M4的相互作用。此外,河口区域径流导致的余流对泥沙净输运的贡献不可忽略,特别是在洪季,大径流量条件下往往导致余流较大,其对泥沙净输运的贡献所占比例较大。