Theoretical Analysis of A Buoyant Jet Interacting with Small Amplitude Waves

A new theoretical solution is presented here for the dynamic characteristics of a buoyant jet due to opposing small amplitude waves.The conservation equations of mass,tangential momentum and vertical momentum are solved by the integral method which encompasses the Gaussian profiles of velocity and density.The action of waves is incorporated into the equations of motion as an external force and a new exact solution is obtained to predict the trajectory,velocity distribution and boundary thickness of the buoyant jet over an arbitrary lateral cross section.It is found that the velocity along the centerline is inversely proportional to the ratio of the momentum of the wave to the buoyant jet.The averaged boundary width varies with the fluctuation of the boundary width,the distance from the orifice and the velocity correction function.Owing to the motion d waves,the fluctuation of the boundary width is proportional to the wave steepness.     

Identification of CO2 disposal locations in an ocean general circulation model of the North Pacific

A basinwide ocean general circulation model of the North Pacific is used to identify which location is more efficient for ocean CO2 sequestration in the North Pacific. Four injection depths at each one of fifteen locations are chosen. In terms of effectiveness index (EI) and escape factor (EF), it is clear that the effectiveness increases with increasing latitude at the end of the 50 a injection period. Sitebysite differences in the EI can be over 9% for the 1 000 m injection depth in the western North Pacific at the end of 50 a of continuous injection. The difference is much larger for the 500 m injection. The difference decreases with increasing injection depth. However, the sitebysite difference is small for the injection in the eastern North Pacific. The sequestration is more efficient for the injection in the east than in the west. For the 500 m injection depth, the difference in effectiveness between the west and the east is over 10% at the end of 50 a injection period. The largest concentration of sequestered CO2 increases with increasing injection depth. For the injection in both the western and central North Pacific, the largest exchange flux always appears to be at about 42°N, 150°E, whereas for the injection in the eastern area the large flux appears to be in the equatorial region (120°W).     

三峡大坝会减小东海的上升流和生产力吗?——敬复王保栋、孙霞两位指教

2000年笔者利用很简单的一维稳态箱式模型,指出若三峡大坝减少了流入东海的淡水量,则将减少东海陆棚边缘涌升的黑潮次表层水.由于黑潮次表层水饱含营养盐,因此若涌升速率降低了,涌升至东海大陆架的营养盐也就跟着降低,从而影响生物生产力及渔获.王、孙二位提出了不同的看法,并正确地指出了一维稳态箱式模型过度简化所导致的若干问题.然而,王、孙二位似乎对大陆架上之浮力效应原理有所误解,因而误以为浮力效应原理与箱式模型所得推论相反.     

弱地形上内潮生成问题——Ⅱ.粗糙地形情况下水深对内潮能通量的影响

前人在讨论水深对内潮能通量影响的时候得出结论:有限深海洋中海面对内潮的反射使得正压潮向内潮的能量转化相比较无限深海的情况显著降低,对于选定的地形,在无限深海假定下得到的能通量是该地形上内潮能通量的上限。鉴于前人所研究的基本上都是平滑的地形,而实际的海洋地形总是比较粗糙的,本文探讨了粗糙地形上内潮能通量随水深的变化。选取了弦函数地形、随机白噪声地形、弦函数地形叠加在高斯地形之上、随机白噪声地形叠加在高斯地形之上和随机白噪声地形与弦函数地形同时叠加在高斯地形之上5种情况进行了研究,发现对于这5种情况,都存在海洋有限深时的能通量大于无限深假定时的能通量,这说明前人得出的"有限深海洋中海面对内潮的反射使得正压潮向内潮的能量转化相比较无限深海的情况显著降低"的结论对于粗糙地形并不适用。     

单点高频地波雷达资料估算潮能耗散的方法

使用嵊泗站所布设的地波雷达观测获取的径向流数据,以及嵊泗、芦潮港、岱山3个潮汐观测站水位资料,采用两点近似投影方法反演流场全矢量流速,并用T-Tide程序计算调和常数,分别计算O1、K1、M2、S2各分潮流速场及迟角场,并计算各点上的潮能通量及潮能耗散,得到嵊泗岛以西杭州湾口区域潮能耗散同地形存在良好对应关系,充分证明了采用地波雷达观测数据进行潮能耗散计算这一方法的可行性,供相关工作者作进一步研究和讨论.     

波浪破碎诱导的海-气无机盐通量的参数化

波浪破碎诱导生成的海盐粒子是海洋向大气输运无机盐的主要机制,海气界面的无机盐通量对于全球气候变化有重要影响。本文开展了实验室实验模拟海盐粒子生成实验,定量考察了温度和盐度对海盐粒子中离子质量分布的影响,揭示了初生海盐粒子中各离子的富集和亏损现象与温度和盐度的关系。基于实验室观测分析结果和推测假定,提出了1个既包含海面风速、又反映海表温度和海表盐度影响的海-气无机盐通量参数化方案。将此参数化方案应用于估计海盐粒子向大气输运的各种无机盐离子质量通量,并与传统方法估算结果进行了比对分析。     

南海中部和北部上层海水中溶存甲烷浓度及海气交换通量*

根据2010年4—5月国家基金委南海多学科综合航次在南海中部和北部的调查资料,利用抽真空气相色谱法测定海水中溶存甲烷浓度,分析了该海区上层海水中溶存甲烷的浓度、饱和度及海气交换通量。南海中部和北部表层海水中溶存甲烷浓度范围为1.15—5.6nmol·L?1,平均值为2.2nmol·L?1,饱和度范围为59.7%—298.8%,59%站位的溶存甲烷处于过饱和状态。甲烷海气交换通量范围分别为?17.7—61.3μmol·m?2·d?1(根据 LM-86方程计算)和?27.9—119.6μmol·m?2·d?1(根据 W-92方程计算)。南海是大气中甲烷的来源之一,年甲烷辐射量估算值为2.7×10?2—4.0×10?2Tg·a?1。     

长江品崇明东滩盐沼前缘地带悬浮泥沙横向通量的潮周期变化

对长江口崇明东滩盐沼边缘及邻近光滩处的水深、流速和悬沙含量的潮周期变化过程进行了现场实测,并对横向悬沙通量进行了计算和分析.研究结果表明,在平静天气条件下光滩和盐沼上的流速过程有明显差异,植被缓流作用在落潮期更为显著,流速在涨潮由光滩向盐沼不断增大.与涨潮流速优势相对应,涨潮期平均悬沙含量是落潮期的1.8倍.横向悬沙通量以向岸输移为主,悬沙总通量与潮次内最大水深的四次方呈显著正相关.在平静天气条件下潮汐作用控制着盐沼前缘地带泥沙输移水平,盐沼滩面保持稳定淤积,前缘光滩淤积速率高于盐沼处的,盐沼逐渐向海延伸.在大风天气条件下潮次内的流速和悬沙含量水平提高了数倍,悬沙输移量大增,净输移仍以向岸方向为主,在盐沼上部和前缘光滩均可能在短期内发生大量淤积.     

南沙群岛珊湖礁潟湖垂直沉降颗粒物中主要元素的生物地球化学过程研究

本文首次报道用沉积物捕捉器（ＳＴ）研究南沙群岛珊瑚礁湖沉降颗粒物中主要元素垂直通量、垂直转移形态、再循环过程及垂直通量与表层海水温度的关系。结果显示,作为生物化学沉积标志的Ｃａ、Ｍｇ具有最高的垂直通量,达１．４和０．１ｇ／（ｍ２·ｄ）以上,作为生物富集标志的Ｂｒ、Ⅰ也有较高的垂直转移量;垂直转移形态的研究表明Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ主要以碳酸盐结合态向海底转移,其中Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ占９９％以上,Ｆｅ、Ｉ、Ｂａ主要以铁锰氧化物结合态向海底输送,在垂直沉降颗粒物到达海底后,有相当部分的主要元素可再循环进入水体中,Ｂｒ、Ｉ、Ｋ、Ａｌ的绝大部分进入再循环,Ｍｇ、Ｎａ、Ｃｌ有一半左右进入再循环,Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆｅ大部分被埋葬;Ｎａ等９种元素的垂直转移量随ＳＳＴ呈指数降低响应,对ＳＳＴ的敏感性Ｆｅ＞Ｂｒ＞Ｓｒ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｃｌ＞Ｍｇ＞Ｉ＞Ａｌ,这再一次验证了ＣａＣＯ３随温度升高,其溶解度降低、化学沉积量增加这一自然界的普遍规律,表明在珊瑚礁海水的垂直沉降颗粒物中主要元素是作为珊瑚的重要成分与ＣａＣＯ３一同被沉积下来的,ＣａＣＯ３起到稀释剂的作用。