废黄河三角洲贝壳堤岸滩的风暴潮动力响应

渤海湾西南岸大口河口至马颊河口一线分布着大口河岛、高坨子、棘家堡子和汪子岛等贝壳堤(岛)。以2003年10月10-12日发生的50年一遇的温带风暴潮为动力条件,结合对历史文献、海图、卫星影像等资料的分析,利用FVCOM和SWAN数值模式,耦合模拟了黄河废弃三角洲不同时期代表性岸线形态约束下贝壳堤近岸的波浪、潮流等动力响应特征。贝壳堤的规模、形态、分布等受特殊的岸线形态、海滩物质组成以及由ENE、NE强风驱动的风暴潮动力场等所控制。由于黄骅港和滨州港超长防波堤的掩护作用,在同等风暴潮强度下,贝壳堤近岸的潮位、流速和波高均有所减小,有利于贝壳堤的加积和稳定性。     

崖城油气田附近海域溢油漂移轨迹数值模拟预测

通过采用不规则的三角网格和有限体积法的FVCOM模式,建立三维潮流数值模型。利用大海域计算得到的调和常数值作为开边界的输入值,模拟出崖城附近海域的潮流和潮位变化情况。在潮流、潮位验证正确的前提下,利用欧拉—拉格朗日追踪方法,建立了溢油轨迹预测模型,进行崖城油气田附近海域溢油中心轨迹的预测,同时预测了溢油漂移的平均速率和油膜抵达敏感区的时间,为油气田实施应急措施提供技术支持。     

夏季黄河入海泥沙的数值模拟研究

掌握黄河入海泥沙输运、沉积的规律可以为渤海沿岸经济发展的规划及环境保护管理提供理论参考。本文基于FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)建立了三维水动力、泥沙耦合数值模式,利用实测水位、海流和悬沙资料,对模式进行了检验,模拟结果与观测符合较好。利用该模式研究了2007年夏季丰水丰沙期黄河入海泥沙的输运过程,并对渤海悬沙空间分布特征进行数值模拟。模式较好地再现了夏季黄河口入海泥沙的空间分布特征及底部冲淤状况。结合黄河口附近的潮流和余流特征,对悬沙分布特征和底部冲淤结果进行了分析,结果表明:黄河入海泥沙随余流向南和东南方向输运到莱州湾,在莱州湾中部向外海扩散,很可能沿东北方向进入渤海中部。在这个输运过程中,莱州湾表现为入海泥沙向外海扩散的通道。     

FVCOM模型关键参数的处理及其在涌潮模拟中的应用

通过改进海床阻力系数和设置合适的垂向紊动背景系数,应用FVCOM模型成功再现了钱塘江河口强涌潮的演进过程。海床阻力系数采用Manning公式形式,取值随水深、地形在0.000 2~0.002 9之间变化;垂向紊动背景系数取1×10^-4 m²/s。模拟结果较好地复演了涌潮到达时刻、涌潮高度及涌潮抬升过程、涌潮水平流速以及其沿垂向分布规律,表明阻力系数及垂向紊动背景系数等关键参数的改进和处理是合理的,可应用于涌潮三维潮流运动特征模拟。     

黄河口门位置及入海径流变化对莱州湾盐度分布的影响

2020年黄河丰水期入海径流量是往年平均值的2倍以上,必然会引起河口水动力和盐度分布的动态变化。本作者基于有限体积海岸海洋模型(Finite Volume Community Ocean Model, FVCOM),模拟2020年黄河冲淡水在丰水期和枯水期的扩散情况,研究黄河口以及莱州湾海域的盐度分布状况变化,以及径流量变化和口门变迁对黄河冲淡水扩散的影响,模型结果与观测结果吻合较好。模拟结果表明,黄河口西北侧潮流沿岸线方向,随着涨落潮呈西北-东南向往复;黄河口以南包括莱州湾的潮流均随着涨落潮呈东北-西南方向往复。高流速区域主要集中在黄河口和莱州湾北部,在0.5m/s以上。在余流作用下,大量的黄河冲淡水会涌入莱州湾,丰水期时27psu等盐线包络面积占到整个莱州湾的1/4左右。径流量和风的变化主要影响羽流的扩散面积,而口门的变迁会改变其扩散方向。黄河冲淡水经北向口门入海主要影响莱州湾区域,经东向口门入海更多地会向北扩散。通过对2020年黄河口及莱州湾海域盐度分布的分析,为黄河入海径流管理及莱州湾渔业资源保护提供科学参考。     

海洋混合层深度时空分布及其与风、浪参数的相关性分析

本文应用一个经验证的全球尺度FVCOM海浪模型,模拟了2012年全球海洋海浪场的分布和演变,分析了海表面风场、海浪场与混合层深度的全球尺度分布及相关性。综合观测资料和模型结果显示,海表面10 m风速、有效波高与混合层深度的全球尺度分布随季节发生显著的变化,并且其分布态势存在明显的相似性。从相关系数的全球分布来看,海表面10 m风速在印度洋低纬度海区（纬度0°~20°）与混合层深度间有较强的相关性,相关系数大于0.5;有效波高与混合层深度间相关系数大于0.5的网格分布在北半球高纬度海区和印度洋北部。谱峰周期与混合层深度间在部分海区存在负相关关系,这些网格主要分布在低纬度海区（纬度0°~30°）。统计结果显示,有效波高、海表面10 m风速和谱峰周期与混合层深度间的平均相关系数分别为0.31、0.25和0.12。综合以上结果表明,有效波高较谱峰周期能更有效地表征波浪能对海洋上层混合的影响;相比于海表面风速,有效波高与混合层深度间存在更强的相关关系,其变化对海洋上层混合有更显著的影响。     

常用海洋数值模式简介

OGCM(Ocean General Circulation Model普通海洋环流模式)简单的说就是把海洋原始方程组离散求解的过程.鉴于实际观测资料较少,无法满足研究需求,用数值模式进行数值模拟是实用的研究方法之一,目前海洋学界较为常用的OGCM有POM、FVCOM、HAMSOM、HYCOM等.这些模式有些适用于近岸海域,有些适用于大洋,各有其自身的特点.本文作者在对以上各模式使用与理解的基础上,对这几种模式进行了介绍,并对如何选用一个合适的模式给出了建议.     

台风“凡亚比”在台湾海峡所引起风暴潮的数值模拟

基于FVCOM海洋模式,利用台风模型构造的风场作为大气强迫,模拟了台风凡亚比经过台湾海峡时引起的风暴潮过程。分析了水位、流场等要素对台风的响应。结果显示:模拟的风暴潮水位与实测水位吻合较好,误差较小,从侧面验证了近岸水位变化主要是局地风场造成;台风凡亚比造成台湾海峡大部分区域出现显著增水,大陆沿岸作为迎风区,增水最为明显,增水最大值达到2m以上,增水主要受到风场和地形的影响;表层风生流场与Ekman风生漂流特征一致;大陆沿岸风暴潮的先兆波振幅在20~30cm,余振阶段并不明显。台风造成的表层平均流方向在近岸平行于岸线,流速加强,在海峡中间形成非闭合逆时针流动,流向与跨越海峡过程中台风最强时的风场方向一致。     

基于FVCOM 的辽东湾水动力特性数值模拟

辽东湾属于半封闭性海湾, 水动力过程具有一定的代表性。本文基于无结构化三角形网格的有限体积海岸海洋模型FVCOM（Finite-Volume Coastal Ocean Model）, 构建了辽东湾及其邻近海域的三维水动力数值模型, 并利用实测数据对6 个潮位验潮站、4 个潮流验潮站的大小潮时刻的潮位、流速、流向进行了对比验证, 该模型能够准确地模拟辽东湾的潮汐、潮流等水动力场情况, 可进一步为研究辽东湾温盐、泥沙、水质、污染物扩散等提供研究基础。     

Numerical study on tidal currents and seawater exchange in the Benoa Bay, Bali, Indonesia

A three-dimensional （3-D） finite volume coastal ocean model （FVCOM） was used for the study of water cir culation and seawater exchange in the Benoa Bay, Bali Island. The M2 tidal component was forced in open boundary and discharge from six rivers was included in the numerical calculation. The M2 tidal elevation produced by the FVCOM has a good agreement with the observation data. The M2 tidal current is also suc cessfully calculated under the ebb tide and flood tide conditions. The non-linear M2 tidal residual current was produced by the coastline geometry, especially surrounding the narrow strait between the Serangan Is- land and the Benoa Peninsula. The tidal residual current also generated two small eddies within the bay and one small eddy in the bay mouth. The salinity distribution influenced by river discharge could be success- fully calculated, where the numerical calculation and the observation results have a good correlation （r2） of 0.75. Finally in order to examine the seawater exchange in the Benoa Bay, the Lagrangian particle tracking method and calculation of residence time are applied. The mechanism of particle transport to the flushing of seawater is depicted clearly by both methods.