海气动量通量研究综述

海气界面动量通量也称为风应力,是海流和表面海浪的主要驱动力,是海洋从大气获得动量的重要途径。因此,合理可靠的海洋表面风应力的参数化对于海洋、大气和波浪以及气候模式的准确预报都具有非常重要的科学意义和实用价值。对风应力拖曳系数的参数化是风应力参数化的主要内容。近来的观测发现,风应力拖曳系数随着风速的增加出现了先增后减的趋势,同时还与海面的波浪状态以及海流有关。基于观测或理论分析,目前已经得到了一系列的风应力拖曳系数计算方法或公式,有的考虑了海浪的作用,有的没有,但这些方案大都是适合中低风速,在高风速下的适用性还有待检验。本文回顾了目前在海气动量通量观测和参数化方面的研究进展,并建议应增加高风速下风速、海流以及海浪等的同步观测,以进一步完善风应力参数化方案。     

温度骤降对大黄鱼Larimichthys crocea鱼卵与仔鱼的影响

滨海电厂温排水停止排放以及季节更替、寒潮来袭等现象会引起海水温度降低,从而对鱼类等变温生物产生冷冲击效应。本研究通过模拟水温骤降情形,以孵化率、死亡率、畸形率等为指标,探讨了温度骤降对大黄鱼早期发育阶段(鱼卵和仔鱼)的冷冲击作用。研究发现,大黄鱼仔鱼(3日龄)对温度骤降的敏感性略高于鱼卵。在大黄鱼鱼卵和仔鱼的适温范围内,当水温由22 ℃骤降至19 ℃或16 ℃时,鱼卵的孵化率和死亡率无明显变化,而胚胎发育和仔鱼的生长发育均减缓,仔鱼的死亡率提高;水温超出适温范围,由22 ℃骤降至13 ℃或10 ℃时,对鱼卵和仔鱼造成致命的冷冲击伤害,48 h累积死亡率分别为84.6%~100%和72.1%~98.2%。由此推测:当水温骤降超出适温范围后,大黄鱼的早期发育阶段遭受致命的冷冲击伤害,从而影响种群补充和年龄结构。     

A study of coral reef resilience and implications of adaptive management and rehabilitation in Khanh Hoa Province, Vietnam

The Province of Khanh Hoa, Vietnam, is located in the western South China Sea and boasts a shoreline of 385 km and many islands. Previous studies have indicated the extreme diversity and abundance of coral reefs in its waters as compared with other coastal provinces of Vietnam. A study on the resilience of coral reefs against increased surface water temperature and anthropogenic impact is conducted at 19 reef sites in 2015. At each site, a series of parameters (e.g., coral covers, genus diversity, and coral recruitment, substratum heterogeneity, depth, water exchange level, and sediment deposit and water temperature) are measured quantitatively or semi-quantitatively. The measured data are rated based on the relationship between the parameter values and coral susceptibility; the consideration that reef health reflects the biological capability to adapt to environmental changes and the recruitment potential if bleached; and positive or negative influences of physical factors in the mitigation of thermal stress and protecting corals from bleaching. A cumulative analysis enables researchers to divide the studied reefs into four categories based on varying levels of reef health to support resilience, recovery, and vulnerability in the case of increased water temperature. Relevant management interventions for each category and other supporting activities are suggested to enhance management effectiveness and to plan the rehabilitation of coral reefs for biodiversity conservation and touristic development, taking into account the involvement of related stakeholders.     

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。     

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。     

庙西南凸起馆陶组油气差异成藏规律

针对庙西南凸起馆陶组主要成藏砂体类型与油气富集程度的差异,分析油气运聚条件及其对油气成藏的影响,总结差异成藏规律。研究表明,油田区为多断阶“脊—断”接力式油气运聚模式,油气先沿馆陶组底部区域砂岩输导脊向高部位断阶区横向运移,再由“通脊”断裂将油气分配至浅层聚集成藏。增压应力的分布与强度是影响油气运移与保存的关键,控制主要成藏砂体类型与油气富集程度。增压区利于油气保存而不利于油气运移,以厚砂体成藏为主;弱增压区、亚增压区利于油气运移但不利于油气保存,主要为薄砂体成藏。构造低部位弱增压与高部位增压型断块运移与保存条件最优,油气最为富集。同一断块内部,“脊—断”条件控制不同井区的油气丰度,“通脊”断裂切至输导脊的构造位置越高、在输导脊上累计错动面积越大,该区域的油气丰度也越高。这种油气差异成藏规律有效指导了庙西南凸起馆陶组的高效评价,同时为类似地区的油气勘探提供了重要参考价值。     

梨树断陷断陷期小宽断裂带构造应力场数值模拟

在小宽断裂带构造解析基础之上,根据地质资料以及前人提供的岩石物理学参数建立了梨树断陷区的二维地质和数值模型。进行了构造应力场数值模拟,分析了梨树断陷小宽断裂带断陷期小宽断裂带断陷期在沙河子期(K1sh)、营城期(K1yc)、登楼库期(K1d)的构造应力场特征。模拟结果显示：(1)沙河子期在左旋走滑应力状态下,小宽断裂带处于近NE—SW方向的拉张应力状态,剪应力在沿着断裂带SW—NE走向逐渐减小; (2)营城期在右旋走滑的应力状态下,小宽断裂带处于近NW—SE向的拉张力状态,剪应力最大值位于断裂带的最中间部位;(3)登楼库期在左旋走滑的应力状态下,断裂带处于SWW—NEE向的张拉应力状态,剪应力最大值位于断裂带西南段。     

波致应力的近似求解及其太平洋特征分析

基于波致应力计算中对海浪谱和波浪增长率公式的敏感性分析,选择适当的波致应力近似求解方法,计算和探讨了太平洋波致应力的时空分布特征。敏感性分析中,选择了4种常用的波浪增长率公式和3种经验解析海浪谱。推导了计算波致应力的单波公式,并将其与JONSWAP谱积分公式和Elfouhaily谱积分公式进行比较,同时使用了由风速和有效波高资料构造的Elfouhaily谱积分公式计算太平洋波致应力。结果表明:Belcher等(1993)的波浪增长率计算公式估算的波致应力与实验数据吻合度较好,同时适用ERA-interim数据;当波龄小于1.2时运用Elfouhaily谱积分公式更合适,当波龄大于1.2时运用单波公式更快速有效;太平洋的波致应力分布与风场之间存在明显的相关性;2009年1月、4月、7月和10月太平洋波致应力的季节性特征分析表明四个季节的西风带波致应力较其他地区都更强盛,而在时间变化上1月和10月为波致应力整体较为强盛的时期。     

波浪作用下单桩基础周围海床液化机制研究

建立波浪作用下单桩周围三维海床动力响应模型,考虑自重影响下的海床长时间固结过程。采用已有物理模型试验数据对模型进行验证,证实其具有较好的适用性。模拟波浪作用下单桩周围三维海床液化区域,通过定量分析超孔隙水压力和土体初始有效应力的变化,讨论单桩插入深度对海床液化的影响机制。研究表明,单桩插入深度发生变化时,土体初始有效应力对海床液化的影响要大于超孔隙水压力,且影响程度随着插入深度的增加而逐渐增大。     

庙岛群岛海域沉积动力环境分区及沉积物输运趋势

基于庙岛群岛海域的107个表层沉积物样品粒度分析结果,利用Pejrup三角图、Gao-Collins粒径趋势分析等方法,对庙岛群岛海域沉积动力环境进行分区,并探讨了沉积物的输运趋势。结果表明,研究区沉积动力环境可划分为5个分区(A、CⅢ、CⅣ、DⅢ、DⅣ),以庙岛海峡为中心,各分区基本呈左右对称分布,与潮流流速中部辐聚、两侧辐散的分布特征相对应,研究区沉积物分布及沉积动力格局主要受潮流控制。研究区内存在两个沉积物输运趋势的汇聚中心,沉积物的长期输运趋势在海峡区主要受控于往复潮流,波流共同作用在外海区影响较为显著,使其具有与海峡区截然不同的特点。