基于多数据集的菲律宾海深层环流研究

本文使用多套再分数据、气候态数据和模式模拟结果对菲律宾海深层环流进行了研究,同时结合断面观测数据评估了这些数据集对于菲律宾海深层水团与环流分析的适用性。结果显示,气候态数据的温盐结构与断面观测结果较为一致,较适于用来进行菲律宾海深层水团气候态特征的研究。多个非气候态资料的数据集中混合坐标模型(Hybrid coordinate ocean model GLBa0.08)数据中的温盐结构与观测相对较为接近,也可用于开展菲律宾海深层水团研究。海洋与气候环流模型(Estimating the circulation and climate of the ocean Version 2)数据与菲律宾海深层环流的观测研究吻合相对较好。通过对比分析多个数据集,结合前人研究成果,显示在菲律宾海的2 000～4 000 m层,深层水会从雅浦-马里亚纳深水通道(Yap-Mariana junction, YMJ)处入侵到菲律宾海深层,并跨过九州-帕拉海脊(Kyushu-Palau Ridge, KPR),在菲律宾海盆(Philippine Basin, PB)的南部和北部形成气旋式环流;深层水还会通过伊...     

地形坡度对斜压大气扰动的影响

本文推导出σ坐标系斜压大气的准地转位涡方程，该方程形式与Ｐ坐标系的准地转位涡方程非常相似，但本质不同，本文还用ＷＫＢ方法讨论了大地形坡度对斜压大气扰动发展的影响。指出：东西走向山脉的南坡有利于低层大气槽线呈西北－东南向的扰动发展，也有利于高层大气槽线呈东北－西南向的扰动发展     

海南岛以东外海的暖涡

本文对出现的海南岛以东外海的暖涡及其形成机制作了简略的回顾及分析，认为这个暖涡是常常出现在这区域的，其存在与南海北部的西向流在遇到陆架－陆坡海域作反气旋式偏转而延伸为南海暖流有关；同时当南海暖流流向东北作反气旋式弯曲时，在暖流右侧也会出现暖涡。暖涡冬季较弱，夏季当海南岛东岸在西南风作用下出现上升流时会得到加强。     

海洋立管涡激振动的流固耦合模拟计算

通过求解粘性Navier-Stokes方程、湍流模型,以及涡激振动的结构动力响应方程,实现流固耦合,运用动网格技术,在雷诺数3 125～16 250的较大范围内对立管低质量比、小阻尼的情况进行了单自由度和两自由度涡激振动的模拟计算。得到了立管升阻力系数、位移比和频率等随约化速度变化的规律,捕捉到"锁定"、"失谐"和"相位开关"等现象,并与经典的实验及模拟结果做对比,效果很好。然后对两种自由度的结果进行对比,表明在低质量情况下流向阻力引起的运动对振动的影响不能忽略。     

西边界流在边界“豁口”的形变及其机制

大洋西边界流在边界豁口处由于失去边界的支持而发生形变。本文将西边界流视为一种惯性射流，遵循绝对涡度守恒原理，推导了流轴及其两侧流体在西边界豁口处不同形式的弯曲，发现在一定的豁口尺度条件下，西边界流自身的相对涡度分布特点和地球旋转的β效应决定了在失去西侧陆坡支持时，其主体会沿反气旋路径发生一段经向的位移而圈回入射点所在的经度位置。主轴变形的经向尺度与初始速度及西边界流的入射角度有关；主轴西侧可能会出现一小部分分支进入邻近的内海并形成气旋或反气旋式环流；主轴东侧的流体则在豁口以东沿反气旋路径弯曲，从而论证了西边界豁口处形成西边界流弯曲的可能性和原因     

三次黑潮大弯曲形成机制的分析

通过对HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)高分辨率海洋环流模式(1/12°)数值模拟结果的分析发现,该模式对1993—2003年的模拟结果出现了3次显著的黑潮大弯曲现象。研究表明,日本以南这3次黑潮大弯曲路径的形成与2种机制有关:沿30°N西传的海洋Rossby波将太平洋145°E附近海面高度正异常信号传到九州岛东南海域是第二次黑潮大弯曲的主要形成机制;而冲绳海槽北部海水的位势涡度负异常则有利于九州岛东南反气旋再循环流海域海面高度正异常,有助于第一次和第三次黑潮大弯曲路径的形成。     

改进的移动粒子半隐式法模拟楔形体入水砰击

移动粒子半隐式法(Moving-Particle Semi-Implicit Method,MPS)是一种新的基于拉格朗日(Lagrange)理念的无网格方法,适用于模拟自由液面的大变形和水流的喷射现象。用基于大涡模拟的改进MPS法首先模拟了矩形体的入水砰击,砰击压力的计算结果证明了这种方法的正确性,然后模拟了楔形体的匀速入水砰击,并与实验结果进行了对比,验证了大涡模拟改进MPS法在砰击问题中的适用性。     

抑制涡激振动的螺旋列板设计参数研究

基于水池模型实验结果和工程设计经验,结合国内外试验数据,着重分析用于抑制海洋立管涡激振动的螺旋列板几何参数(鳍高和螺距)及覆盖率对立管涡激振动的影响;并对水动力直径和水动力系数的选取对预报涡激振动的影响进行了分析,进而提出了适合于海洋立管工程应用的螺旋列板几何和设计参数选取的建议,为螺旋列板工程应用、海洋立管强度和疲劳设计提供参考。     

夏季亚洲极涡的长期变化对东亚环流和水汽收支的影响

主要分析了1951～2004年夏季亚洲极涡强度和面积的长期变化趋势及其对东亚夏季环流,水汽输送和降水量的影响,发现1951～2004年,夏季亚洲极涡表现出了明显的强度减弱,面积缩小的变化趋势,并以面积缩小更为显著,这正对应于北极涛动（AO）指数在该时段的显著升高.在这种北半球中高纬大尺度环流变化的影响下,东亚夏季高空西风急流在近54年显著南移,冷空气活动的南侵程度明显增强,从而造成低空偏北风显著增强而偏南风减弱.与此相应,近54年整个中国区域内低空纬向风速呈明显的减小趋势.总的来看,东亚夏季风环流发生了明显减弱.同时,流经中国的中纬度西风水汽输送在近54年也表现出一致减弱的趋势,而南风水汽输送大致以110°E为界,以东的夏季风区呈显著的减弱趋势而以西则有明显的增加趋势.这种水汽输送的变化影响了中国不同区域内水汽输送通量散度的改变,进而使得夏季降水量发生变化.分析表明,夏季亚洲极涡的面积和强度与东北、华北和西北东部的水汽输送通量散度和夏季降水呈正相关,而与长江中下游、华南、西南、青藏高原和西北西部呈显著负相关,夏季亚洲极涡在近几十年的面积缩小和强度减弱是中国夏季降水长期变化的一个可能原因.     

热带印度洋增暖对南极平流层极涡的影响

过去几十年,在全球变暖的大背景下,全球大部分海洋,特别是热带印度洋,显著增暖．同时,南极平流层极涡呈现发展加深的趋势．以前的模拟结果显示,臭氧耗损的辐射冷却效应是南极极涡加深的主导因子,但模拟的臭氧耗损单独引起的南极极涡加深比实际观测到的要强．这说明有其他因子参与影响了南极极涡的趋势变化,其作用是部分抵消臭氧耗损的影响．是否热带印度洋增暖是其中的因子之一,这个问题还不清楚．利用4个大气环流模式,通过给定理想的、与观测到的强度相当的热带印度洋增暖强迫,进行集合试验,研究了这一问题．结果表明：热带印度洋增暖有利于南半球春、夏季极地平流层增暖、南极极涡减弱,于是倾向于部分抵消臭氧耗损的辐射冷却效应．这一结果能部分解释以前的模拟发现～臭氧耗损单独导致的南极极涡加深比观测到的要强．鉴于平流层变暖不利于极地平流层冰晶云的形成、遂有利于臭氧恢复,现在的结果暗示：在全球变暖的大背景下,气候系统的内部动力调整过程将有利于南极臭氧洞的恢复．