邓健[1]2003年在《中国黄东海环流及对台风响应的数值模拟》文中提出我国濒临太平洋，跨越热带、亚热带和温带叁个气候带，大陆沿海及近海区域天气和海洋现象复杂多变。连绵一体的渤海、黄海、东海有着独特的地理环境，它背靠全球最大最高的大陆，濒临最大最深的大洋，海域中水团水系的形成与变性有着诸多突出的特征，所以该区域的气候特征和大气变化因深受海洋的影响而更加复杂。研究黄东海环流及对强天气系统的响应将为精确的沿海天气和海洋环境预报提供理论基础，在防灾减损、保障人民生命与财产安全等方面具有重要现实意义。 本文主要研究的是冬季和夏季黄东海典型环流特征和黄东海海洋对于强天气过程(例如台风过程)的响应。目前这一问题的主要研究方法是通过卫星、浮标、实测资料和数值模拟。本文运用数值模拟的方法，采用一个国际上广泛应用的河口海岸海洋模式ECOM-si，对研究的区域构造了高分辨的网格和数据资料，并对原模式的不足作了改进。改进后的海洋模式具备完整的多因子联合强迫模型，对黄东海区域海洋过程具有较好的模拟／预报能力。 对于冬季和夏季海洋环流的情况，在多年观测的温盐资料基础上，分别以1月份和8月份代表黄东海冬季和夏季的情况，以月平均大气风应力、边界流输送、温盐斜压效应、潮汐、长江口径流等作为强迫条件，对黄东海环流的细微结构作了高分辨的叁维数值模拟，探讨了各因子对冬、夏季主要流系的动力学作用。 冬季模拟结果表明，完全强迫下的数值模拟再现了冬季黄东海环流主要流系的基本特征。潮汐因子整体上是削弱了黄东海环流各主要流系的强度，使黄海暖流强度减弱，路径偏东，使济州暖流加强，诱导了长江口附近的上升流和下沉流。冬季风场是黄东海环流结构形成的重要因子，对黄东海沿岸流、朝鲜沿岸流、次表层黄海暖流以及长江口附近逆温层结构等有直接的贡献。在高分辨的地形条件下，日本西海岸外侧的黑潮北部存在一逆时针漩涡，这可能与该区域的漏斗型地形诱导有关。 夏季模拟结果表明，完全强迫下的数值模拟再现了夏季黄东海主要环流流系的基本特征。夏季黄海的环流结构体现了较强的斜压性，主要以密度流为主，黄海冷水团在黄海中部诱导了一个气旋式环流，潮汐作用亦对这一环流有贡献。风场的作用较为微弱。台湾暖流的主要来源是台湾海峡的海水输武汉理工大学硕士学位论文送，并在东海中部存在一明显的流系，而且它是对马暖流的主要来源，没有结果表明黑潮对于对马暖流有直接贡献。长江冲淡水出长江口后向东北向偏转，而后向东。夏季的东南季风对这一偏转有直接的贡献，潮汐作用也有促进作用。 在研究了冬、夏季环流的整体情况以后，又模拟了一个真实完整的海洋对台风响应(1997，环住NNZ石)的过程。模拟结果表明海洋对台风过程有强烈的响应:强台风过程可影响到海表面以下100m深，SST出现大幅下降，其中大风抽吸和夹卷影响最大，平流输送在实际情况中对海温变化也有重要的作用;海温变化的强度和幅度体现出现右偏性;台风使得海洋的混合层明显加深;海洋在台风的作用下产生气旋式流场，台风中心经过处海面明显下陷，但位置和台风中心并不重合;台风引起的风暴潮产生的沿海最大增水时间不相同，登陆点以南各地的最大增水出现在台风登陆之前，登陆点以北各地的最大增水出现在台风登陆以后。
邓健[2]2007年在《中尺度海—气—浪耦合模式系统的研究及应用》文中指出我国有着绵长的海岸线和丰富的海洋资源,海洋经济的繁荣极大的促进了国民经济的发展。然而与此同时,海洋上频发的灾害性天气系统对我国沿海地区形成重大的威胁。因此,做好海洋环境(特别是灾害性天气条件下)的预报工作是非常重要的。海洋灾害性天气系统多是中尺度现象,在这些天气过程中,海洋、大气和海浪之间存在着剧烈的相互作用,而且这一相互作用也影响着这些天气过程中大气和海洋变化。因此研制能反映大气-海洋-海浪相互作用细微过程的中尺度海-气-浪耦合模式系统是提高海洋环境模拟预报水平的重要途径,它对于我国沿海地区的防灾减灾、水上交通安全、海岸工程建设等方面有着极其重要的意义。本文的主要研究工作包含了叁个主要部分:(1)建立了一套完整的中尺度海-气-浪耦合模式系统MCMS。根据对耦合模式系统中的科学和技术问题的分析,确立了采用已有的成熟数值模式为系统的基本模式分量,同时研制“可插拨”的多模式耦合器为耦合信息交换平台的技术方案,构建了耦合模式系统。该耦合模式系统共包含四个部分,分别是中尺度大气模式分量(MM5V3或AREM)、区域海洋模式分量(POM2K或ECOM-si)、海浪模式分量(WAVEWATCHⅢ)和分布式多模式耦合器。在此基础上,为了使得模式系统能够准确的描述中尺度海-气-浪间的相互作用,本文对于耦合界面上大气-海洋-海浪相互作用的耦合物理过程进行了分析,并采用了相应的参数化方案。中国近海海域是海洋灾害性天气多发区域,论文在此区域实现了中尺度海-气-浪耦合模式系统,并进行了初步有效化检验。模拟研究表明,中尺度海—气—浪模式耦合系统能够稳定、并行地运行,具有良好的运行通信效率,能够准确地描述海—气—浪叁者之间的相互作用。(2)运用中尺度海-气-浪耦合模式系统进行了一类灾害性天气系统—热带气旋(台风)的模拟研究。论文有代表性地分别选取了南海原生性台风和东海过境台风两类台风进行了模拟研究。在此基础上,分析了台风过程中海洋和海浪的响应,着重探讨了台风过程中海-气-浪之间的相互作用,以及初步归纳了这一相互作用对于台风发展和演变的定量影响和作用机制。结果表明,中尺度海-气-浪耦合模式系统能够良好的模拟台风所产生的海面SST下降、风暴潮、狂风巨浪和台风降水等等现象,且与观测吻合良好。同时,海、气、浪相互之间通过一套完整的正/负反馈机制影响着台风的发展和演变。这都证明了中尺度海-气-浪耦合模式系统对于海洋灾害性天气系统有良好的模拟预报能力。(3)开展了中尺度海-气-浪耦合模式系统的在水上交通安全环境中的应用研究。MCMS对于海洋环境模拟有着良好性能,除了用于科学研究以外,其在实际业务中应用为生产生活服务也是考察的重点。论文展开了高分辨海-气-浪耦合技术在船舶航行仿真中的应用技术研究。同时,论文针对一具体的港口水域建立了一个完整、灵活的环境动力预报系统,并运用此系统对于该港口水域中水上交通安全环境方面涉及的码头建设通航安全评价、溢油事故应急响应、港口水域污染评估等问题进行了应用研究。结果表明,MCMS能够为狭小水域提供良好的海洋环境数据预报,而进一步为水上交通安全环境所服务。
孙明华[3]2013年在《GRAPES-ECOM-si区域海气耦合模式的发展及其对热带气旋强度预报的研究》文中指出最近20年，数值模式对热带气旋(TC)的路径预报水平稳步提高，与此同时对热带气旋强度的预报能力却进步缓慢，没有考虑台风与海洋之间的相互作用是目前台风数值模式的不足之处。本文围绕基于GRAPES－ECOM-si的中尺度区域海气耦合模式的发展和该模式在台风强度预报中的应用展开研究，为提高我国台风数值预报准确率提供科学参考，从而提高我国对台风天气的防灾减灾能力。首先使用GRAPES区域台风模式（GRAPES_TYM）开展理想涡旋在理想环境场中加强的试验和研究。结果显示，热带气旋强度的变化率在f平面、β平面和有均匀流时是不同的，热带气旋在f平面无均匀流的情况下加深发展的情况与前人研究结果较为一致，涡旋能够经过快速发展阶段达到成熟发展阶段，涡旋的暖心结构与高低空的环流匹配都比较合理,且涡旋的对称性保持的较好；在有均匀流的试验中，涡旋快速加强阶段加强的相对较快，而在成熟发展阶段比无均匀流时有所减弱，同时非对称性非常明显；在β平面上，涡旋的发展也较f平面变弱。试验结果显示该区域台风预报模式基本能够计算出与前人已有研究较为一致的涡旋发展的基本特征。同时，不同分辨率的模拟结果有较明显差异，其中，15km分辨率的模式相比25km分辨率的模式其积分结果与已有研究更为接近。不同的积云对流参数化方案对GRAPES_TYM的热带气旋发展影响非常明显，其中使用Betts-Miller-Janjic scheme方案时，涡旋发展的最为强盛，使用Kain-Fritsch (new Eta)scheme方案时，涡旋发展的较为缓慢，使用Simplified Arakawa-Schubert方案涡旋发展的程度较为适中。应用叁维河口海洋模式ECOM-si，建立了一个适用于海气耦合模式的西北太平洋环流和温度盐度叁维数值模式,并对该模式进行了垂向坐标和初始化方案的优化改进。将耦合模式中海洋模式ECOM-si垂向坐标由σ坐标改进为混合（S）坐标，使海洋表层垂向分层更密，能更好地模拟表层流场和温度。对“凤凰”台风和“森拉克”台风期间的海表面温度SST的计算与卫星资料分析进行对比，发现垂向坐标升级后，模式计算的SST与分析更为接近。海洋模式初始化方案的制作基于HYCOM全球同化数据进行处理，可为海洋数值模型提供高质量的初始温盐流场和逐日的边界场，改善了基于气候态数据的初始化方案的计算效果。海洋模型能较为准确的计算台风“梅花”和台风“南玛都”期间西北太平洋的温度场，关键区域的平均误差在0.5℃以内，使海洋模式在海气耦合模式启动时能够提供质量较好的海洋初始场。引进了模式耦合器OASIS3，并在耦合器的框架上对GRAPES_TYM和ECOM-si海洋模式进行了适应性改造处理，实现了大气-海洋模式的双向耦合，构建了一个西北太平洋区域海气耦合模式，大气模式采用涡旋初始化处理，海洋模式采用HYCOM全球同化产品插值到模式基础上进行SPIN-UP的初始化方案。海洋模式和大气模式交换海表面温度、海面风应力、热通量以及水汽通量。使用台风模式和海气耦合模式对西北太平洋中的1109号台风“梅花”进行了数值预报对比试验。试验结果表明，使用海气耦合方法对“梅花”台风的路径预报没有明显影响。海气耦合模式对“梅花”台风的强度预报有明显改善，48小时和72小时最大风速平均绝对误差分别减少了约32％和20％，使用海气耦合方法改善了GRAPES区域台风模式在“梅花”强度预报上整体偏强的趋势。在梅花发展的不同阶段，由于经过海洋混合层深度不同，海气耦合对其强度的影响程度不同，相比于生成前期，后期影响更为显着。耦合模式预报出台风经过洋面SST最大降温约5－6℃，与卫星资料分析比较接近。对台风模式和耦合模式预报的海表面热通量、热带气旋潜热（TCHP）以及边界层湿静力能、大气中温度和降水等要素进行分析，显示耦合模式中海洋由于受台风的大风夹卷，导致较深层冷水上翻，海洋上层温度和海表面温度降低，同时TCHP减少，海洋向大气输送热通量减少，台风边界层湿静力能降低，削弱了其暖核结构，抑制了热带气旋的发展，其强度和降水与控制试验相比有明显减弱。总的试验结果显示出GRAPES－ECOM-si的计算结果能够合理地给出台风与海洋相互作用的主要机制，在预报台风强度方面具有很好的发展潜力。由于本文建立的海气耦合模式在水深较浅的东海及台湾海峡区域模拟值存在偏高的现象，为改进这一现象，在GRAPES－ECOM-si中导入一套新的潮流—陆架环流耦合方法，使模式可以考虑到潮汐作用。使用加入潮汐作用后的海气耦合模式对台风“梅花“开展数值对比试验。结果显示，加入潮汐作用后，模式对黄东海区域的SST偏高现象有明显改善，同时也一定程度上改善了对“梅花”台风强度的预报效果。本文最后应用建立的GRAPES－ECOM-si模式开展了批量台风实际预报试验，对海气耦合模式对热带气旋的预报性能进行评估。结果表明：GRAPES_TYM和GRAPES－ECOM-si两个模式的路径平均预报效果基本相当，耦合模式在路径预报能力上并没有明显提升。与路径预报相比，GRAPES－ECOM-si对于热带气旋强度预报的改善非常明显，对2012年台风强度叁个预报时次总平均的中心气压误差和最大风速误差相比GRAPES_TYM分别改进了12.6%和10%。GRAPES－ECOM-si对GRAPES_TYM的强度预报偏强的趋势有所改善，同时对强度预报偏弱的个例亦保持了相当的预报能力。 GRAPES－ECOM-si对GRAPES_TYM台风强度预报的改善能力随台风强度不同而有所不同，对于强度弱于930hpa的台风，耦合模式的平均误差均有不同程度的减少，平均减少了约17%，其中对于930－940hpa之间的强度，海气耦合的改善能力最强，平均误差减少了27.6%。对2011年和2012年12个登陆台风的预报进行分析比较，GRAPES－ECOM-si对登陆台风的强度预报亦具有一定的改善能力，GRAPES－ECOM-si对台风登陆后的预报的改进能力要略强于对登陆前的预报的改进能力，显示出海气耦合模式在对台风登陆后的预报中亦有很好的参考价值。
王立军[4]2005年在《中国海区域的海洋数值模式与海—气耦合试验研究》文中认为我国濒临西北太平洋,跨越热带、亚热带和温带叁个气候带,大陆沿海及近海区域天气和海洋现象复杂多变。中国海主要分为台湾海峡以北的中国陆架海(渤、黄、东海)和南中国海。黄东海和南中国海的动力学特征一直受到世界各国物理海洋学者的关注,两者以台湾海峡为纽带,通过台湾暖流紧密联系,互相影响。与此同时中国是濒临西北太平洋,尤其是南海作为濒临西北太平洋的最大陆缘海,是西北太平洋热带气旋叁个主要发源地之一。使该区域的气候特征和大气与海洋之间的相互作用更加复杂。研究中国海区域的海流系统以及中尺度天气过程中海洋与大气的相互作用将为精确的海洋环境和强天气过程的数值预报提供更科学、更可靠的科学方法,从而为防灾减损、确保航行安全以及保障人民生命与财产安全作贡献。 本文主要研究的是夏季和冬季中国海区域典型的环流特征以及该区域大气与海洋相互作用下海洋场的变化。目前该问题的主要研究方法是通过卫星、浮标、实测资料和数值模拟等。本文在普林斯顿大学最新海洋模式POM2K模式的基础上,建立了一个σ坐标系下的高分辨率的海洋环流模式。在考虑了海底地形、边界水交换、海面风应力、海面热通量等多方面因素影响后,对整个中国海的冬夏季水团、环流进行了数值模拟试验。实验结果表明该模式对整个中国海区域海洋过程具有较好的模拟/预报能力。然后在改进后的叁维斜压海洋模式POM2K的基础上,模拟得到较为真实的海洋初始场,然后用本课题组开发中尺度海-气耦合模式MCMv1.0对强热带气旋(Vongfong,NO.0214)和台风(Rananim,NO.0414)进行了过程模拟试验。 对于中国海冬、夏季海洋环流的情况,本文在分别以1月份和8月份代表冬季和夏季的情况。在考虑了海底地形、温盐斜压效应、边界水交换、气候平均海面风应力、海面热通量等多方面因素的影响,把中国海(渤、黄、东、南海)看作一个有机整体,对其环流结构进行了高分辨率的数值模拟。并在分析试验数据和实测数据的基础上定量探讨了影响中国海冬、夏季环流的各种因子。 夏季模拟结果表明:中国海的夏季环流在强季风强迫和黑潮驱动下,具有显着的西边界流特性;夏季,整个中国陆架海北部受黄海冷水团控制;黑潮在巴
卢昕晖[5]2011年在《台风过后东海混浊水的叁维数值模拟研究》文中指出东海近岸是典型的混浊水海域。该海域水动力状况复杂多变，夏季常遭受台风袭扰，悬浮泥沙的时空分布规律异常复杂。此海域的研究工作一直是海洋环境研究的焦点之一。本文借助ECOMSED模式构建了东海混浊水海域的叁维数值模型，着重模拟了2006年8月“桑美”台风过境后，长江口外东海域的悬浮泥沙叁维分布情况。模拟时采用了接近实际情况的风场条件（QuickSCAT/NCEP混合风场迭加台风风场）和水动力条件，并将模拟结果与台风过后观测的悬沙浓度垂向剖面资料进行比较，两者基本吻合，获得了比较理想的模拟结果。在此基础上进一步分析了东海混浊水海域悬浮泥沙的水平分布情况及垂向分布特点。主要结果有：总体上近岸悬沙浓度较高，向外逐渐变低，等值线大致与岸线及等深线平行；由于时处夏季，悬浮泥沙的分布范围相对较小，悬沙浓度锋面较为收缩，基本位于122°E~123°E之间；有台风过境时，悬浮泥沙分布范围有所扩展；闽浙沿岸的浓度等值线走向基本与岸线平行；本研究海域悬沙浓度垂线结构多样，比如准直线型、斜线型等；通过4个典型海域内风场、流场及悬沙浓度的相关分析，发现不同海域的悬沙浓度主要受到不同动力因素的影响，悬沙浓度对台风的响应比流场对台风的响应更敏感。
陈昌吉[6]2013年在《吕宋海峡上层海洋对于台风Nanmadol响应的观测分析与数值模拟试验》文中认为本文对2011年8月1111号台风南玛都（Nanmadol）叁次登陆两次入海的反复过程着重从台风水汽供给与再发展机制进行了探讨，并试图总结出吕宋海峡地形对台风生消的作用。再利用2011年开始运行的最新CFSV2（Climate ForecastSystem Version2）海洋场预报资料就吕宋海峡对南玛都的响应特征进行分析，并在此基础上通过数值模拟进一步研究了吕宋海峡响应台风的海流场、SSS（SeaSurface Salinity）、SST(Sea Surface Temperature)以及垂直速度特征。首先，本文利用西北太平洋热带气旋最佳路径数据集统计了西北太平洋近51年（1961-2011）热带气旋频数的年际变化和月际变化，研究发现热带气旋的频数有减小的趋势，且一年中热带气旋主要发生在7、8、9叁个月。然后，本文分析了南玛都背景环流形势和风场结构，研究发现台风气旋式结构的风场中右侧的风速要大于左侧；同时着重分析了超级台风中水汽收支与台风发展的问题。研究结果表明，充足的水汽使得台风得以迅速加强和发展，台风登陆后水汽供应减少是台风衰减的主要原因。同时，利用CFSV2的预报场，分析了海洋场的特征，并且作为下文POM模式（The PrincetonOceanModel）模拟结果的对比验证。最后，本文利用海洋模式POM模拟了吕宋海峡上层海洋对历经其上的1111号台风南玛都的响应过程。基于两个方面进行了模拟实验，其一是吕宋海峡上层海洋对驻台风风场的响应，其二是吕宋海峡上层海洋对台风南玛都移动期间的响应。并分析了台风南玛都的风场和海洋响应南玛都的表层流场、SST及SSS。研究结果表明：（1）吕宋海峡上层海洋对台风风场结构不对称的响应，表现出吕宋海峡上层海洋右侧的流速要远大于左侧，海流和台风一样具有右偏特征。海洋表面温度下降2-7℃，下降的空间范围直径在百公里，表现为右强左弱的不对称性。（2）上层海洋对驻台风的响应过程中，海洋流场及SST达到能量的极值后，会触发一个反气旋流场控制吕宋海峡，SST经过约10天时间恢复到初始态。（3）上层海洋对台风移动过程的响应表现为一个随台风移动的海洋流场，相对于驻台风，海流的强度和SST下降的幅度都要小，海流气旋式结构沿着路径有一定的拉伸，并且在路径后方出现尾流。相对于台风降水作用，海洋表面强烈的蒸发和台风抽吸的共同作用占主导，使SSS会有0.3g/kg的升幅。
袁瑞[7]2015年在《长江入海水沙输运扩散》文中研究说明长江是中国径流量最大的河流,输沙量全国第二。大量径流入海,使得长江口外常年存在冲淡水。长江冲淡水有着十分明显的季节性变化规律,夏季冲淡水的扩散最为显着。由于夏季径流量巨大,冲淡水进入外海后浮于水体上层形成羽状锋,在潮流、夏季风等作用下向东北方向扩散可达到济州岛海域。冬季长江径流量在一年中最小,冲淡水沿岸向南扩展,范围也最不显着。长江水体具有一定的含沙量,大量泥沙被输运至口门及外海,输沙量也存在明显的季节性变化,这对长江口的水下地形构造、航道疏浚和围垦工程等产生影响。研究冲淡水的季节性变化特征对研究长江口外物质输运、生物地球化学过程等都具有重要的意义。本文基于多年长江口外大规模走航观测资料,分析长江冲淡水在夏季、冬季及春季常态情况下的空间分布特征,包括冲淡水平面扩散特征及垂向结构特征。同时由于夏季冲淡水特征最为显着,本文着重分析了夏季台风过境,低径流条件和高径流条件下冲淡水分布所受的影响。观测资料表明,夏季、冬季和春季冲淡水主轴方向分别指向东北、东和南；台风过境对冲淡水的平面及垂向分布均造成显着的影响；在较低径流量条件下,冲淡水扩散的路径变化不大,主要表现为扩展的范围明显小于夏季常态情况下的扩散范围;在高径流条件下,长江口门附近淡水分布与常年区别不大,而离岸海区上层水体盐度值比常年偏低。为了对长江口外冲淡水及物质输运的季节性变化从动力学角度进行分析研究,并对极端天气(台风)和径流量突变情况下长江口外冲淡水的响应机制进行定量探讨,本文在ECOM-si基础上建立叁维水动力泥沙数值模式,模式计算区域覆盖了长江大通站以下的河道和整个渤海、黄海和东海。模式综合考虑了径流、风、潮汐和陆架环流等作用；采用高阶HSIMT-TVD格式对物质平流项进行求解,保证数值计算无频散；采用CUDA并行计算技术,在不损失计算精度的情况下大幅提高了数值计算的效率;由于长江口地形十分复杂,潮滩众多,模式使用干湿判别法处理潮滩动边界。由于长江口外海域开阔,风程较长,风应力对整个海区的作用较为明显,故对风场计算的精度要求较高,故本文建立WRF风场模型,模型为二重嵌套,第一重覆盖整个西太平洋,第二重嵌套包含了水动力模式。由于长江口及邻近海域水深较浅,波浪作用明显,本文还建立了覆盖渤海、黄海和东海的SWAN波浪模型,为水动力泥沙模型提供波浪参数条件。基于大量实测资料对本文建立的各个数值模型进行验证。对WRF模式的验证包括气象测站的风速、风向验证及台风路径验证。对SWAN模式的验证包括有效波高,波周期。对叁维水动力泥沙模型的验证包括整个海区海岸的水位、野外船测定点的流速、流向、盐度、含沙量的随时间变化序列,及东海大规模观测的盐度平面分布及断面分布、断面过水通量及悬沙浓度的平面分布。验证结果表明,建立的模式能够很好地反映出长江口外海域各水文和泥沙要素的分布及变化特征。由于夏季时有台风经过长江口外海域,本文基于2014年8号“浣熊”台风的路径,设计了叁组不同台风路径的数值试验,进而对不同台风过境情况下长江冲淡水输运扩散所受影响进行分析讨论。台风中心过境前,台风风圈已经影响到长江口外海域,引起余流场显着变化并导致长江口外冲淡水向北偏转；台风过境时台风引起的强烈混合作用使得冲淡水垂向结构发生显着变化,台风过境后当风况条件恢复至夏季常态情况长江口冲淡水的平面和垂向结构进入重塑阶段,重塑期在一周左右。通过模式径流边界上在短时间内增加长江径流量,进而研究长江口外冲淡水区域盐度对径流量变化的响应过程及响应时间。本文中冲淡水区域盐度对径流变化的响应时间定义为盐度变化达到最大值的10%的时刻与径流开始变化时刻的时间差。在模式中,通过在大潮和小潮期间短时间内增加大通径流量,得到长江口外冲淡水区域对径流变化的响应过程及响应时间。模式结果表明,在夏季长江口门附近表层盐度对径流的响应时间在1天左右,在冲淡水外缘响应时间超过15天,且大小潮变化对响应时间无太大影响。长江口外淡水体积和水体垂向结构对径流变化的响应过程也做了一定的研究。冬季、春季和秋季冲淡水对径流变化的响应过程和响应时间也在文中加以研究。针对溶解的输运扩散问题,通过采用水龄的计算方法分析了溶解物从大通输运至长江口外的时间尺度,数值试验结果表明水龄分布的范围及量值都具有十分明显的季节性变化,其中冬季长江口门水龄在40天左右,夏季长江口门水龄在10天左右。通过设置无风和无潮汐作用的数值试验,探讨了风和潮汐对水龄的平面分布的作用,结果表明风和潮汐对水龄分布的影响都十分显着,在无风的情况下水龄在各个季节分布特征相同,只是由于各个季节流量大小不同导致口外各区域的水龄大小不同；在无潮汐作用下,水龄更多地沿岸分布。针对长江口及邻近海域悬浮泥沙分布的季节性变化,本文基于近十几年来的观测资料对长江口外悬沙浓度的平面及垂向分布进行描述；基于1998年至2014年逐年平均的表层含沙量的卫星遥感数据分析了长江口及邻近海域表层悬沙分布的年际变化特征,同时利用经验正交函数(EOF)对2003年至2014年各个季节表层悬沙分布的变化进行分解,进而得到长江口及邻近海域表层悬沙分布的季节性变化特征。利用叁维水动力泥沙模型计算了气候态情况下长江口外悬沙浓度的季节性分布特征。通过设置单因子数值试验分析了风浪和陆架环流对长江入海泥沙输运的影响,得出波浪的作用在冬季更为明显,陆架环流作用在夏季更为明显。
孟庆军[8]2015年在《黄海温度和环流对不同频率风场响应的数值模拟研究》文中研究指明黄海是一个典型的强潮驱动的陆架浅海,除了活跃的潮强迫外,风场在黄海的湍流和混合过程中同样起着重要的作用。开展黄海对不同频率风场响应的研究,尤其是关于在天气时间尺度风场强迫下的温度和环流特征的研究,是建立黄海区高时空分辨率叁维海洋水动力环境数值预报系统的基本要求。本文利用区域海洋数值模式Regional Ocean Modeling System(ROMS)模拟了黄海对不同频率风场的响应过程,对比分析了黄海的温度和环流分别在月、日和叁小时平均的风场强迫频率下的时空分布和变化特征。由于黄海的冬季大部分海域的混合层直达海底,温度的垂向变化不大,本文重点关注了夏季黄海的情形。虽然季节平均的水平环流结构在所有的实验中差别不大,但夏季平均的温度场以及天气时间尺度下的水平和垂直流速对风场强迫的频率表现出了较高的敏感性。当提高风场的强迫频率后,在跃层处产生了风生的近惯性内波,有效增强了温度的垂向混合,使得夏季黄海的上混合层温度降低,而混合层以下温度升高。另一方面,高频风场激发了黄海大部分海域明显的流速近惯性振荡,它存在于整个水深范围内,在表层较强,具有垂向第一斜压模态的基本特征。近惯性振荡与大风过程关系密切,其强度在时间上具有间歇性。同时,在高频风场的强迫下,垂直速度的均方根变大。由于近惯性振荡的强度与风应力的关系密切,本文选取了一次典型的大风过程,重点分析了在有无潮作用下黄海温度和流速的时空变化特征。结果表明,不管潮的存在与否,台风布拉万经过黄海后都引起了海表面降温现象和流速的近惯性振荡响应。但是强背景潮流显着影响着黄海对布拉万的响应过程：一方面,由于潮的存在,近岸较暖水体与远岸较冷水体之间会形成潮混合温度锋面,布拉万过后,暖水发生了明显的离岸扩张,尽管路径右侧的混合层降温更为显着,但是黄海西岸的暖水扩张更为明显；另一方面,潮的存在减弱了布拉万产生的近惯性振荡响应,混合层以及跃层以下的近惯性能量都因此衰减,半日潮流在黄海仍然占据主导地位。此外,布拉万对黄海较强的半日潮能的分布影响不大,黄海对布拉万的近惯性响应主要分布于黄海中部海域。
刘泽[9]2012年在《中国近海锋面时空特征研究及现场观测分析》文中指出海洋锋是典型的海洋中尺度现象之一，是影响海洋流场结构、海洋热量交换与物质输运和海气相互作用的重要因素，也是海洋生物化学过程中不可忽视的控制要素。海洋锋面在空间上呈狭长带状结构，锋面水文要素均具有较高的水平梯度，锋面也是海洋能量从大尺度向较小尺度的传递过程中表现最强烈的地方。海洋锋可与其他海洋中尺度现象相关联，锋面和中尺度涡旋之间联系密切，涡旋具有成锋作用，而锋面的不稳定性也可产生涡旋；锋面在垂直方向的表现即为跃层，而跃层是产生海洋内波的基础。在本研究中，我们基于各类卫星资料和数据处理方法并结合理论分析，关注中国近海及黑潮流域范围内海洋锋的时空变化规律和动力机制特征等相关研究；探讨中尺度现象在生态学方面的响应；分析海洋调查信息，用实测数据证实和修正得到的结果。本研究主要结论如下：1.东海黑潮与陆架水相互作用形成的海温锋具有显着的季节性特征，而同期水色锋的季节性变化并不明显，这说明使用水色数据来刻画海洋锋的结果更贴近于实际情况；对台湾东北海域夏季明显存在的强海温锋现象，我们认为是与黑潮次表层水涌升密切相关。2.投放于吕宋海峡中部的Argo经常会漂移至南海内，对进入南海Argo浮标记录的轨迹信息和温-盐剖面数据进行分析，发现在南海北部陆坡附近的上层海洋中存在着高盐的黑潮水特征，且同期的海温遥感数据也在台湾岛西南海域捕捉到暖丝的现象。对吕宋海峡西南海域进行长时间序列的ADCP潜标观测，流速剖面数据显示200m层上方海流流向以西或西北为主，而在200m层以下则是东向流占优，这种现象说明该海域内黑潮锋面入侵的形态不容忽视。3.在吕宋岛以西海域，中尺度涡旋和强海温锋的共同作用使得局地海温更接近于适宜海洋浮游植物生长和繁殖的区间范围，并在局部冷海域内形成高浓度叶绿素自组织核心，吕宋冷涡像是一个营养泵以维持叶绿素的形成，构成了关于叶绿素的耗散结构系统；Rossby波是与泵连接的传送带，辅助叶绿素的扩散，形成了吕宋岛以西冬季独特的叶绿素浓度分布。
王关锁[10]2007年在《台风过程中波致混合对东海水文结构的作用分析》文中提出本文利用水平分辨率1/8°、垂向21层的MASNUM浪-潮-流耦合数值模式首先对2005年夏季黄、渤、东海的环流结构和温度结构进行数值模拟。模拟的温度分布特征和观测的温度分布特征一致,并且重现了黄海夏季叁维环流结构。重点研究了在波致混合作用下,东海对2005年7月31日-8月9日台风“麦莎”的响应过程。然后分析了波致混合对东海水文结构的作用。研究发现:1.海洋温度对该台风的响应分为升温和降温两个阶段。首先,在最大风速作用之前的台风强迫阶段,海洋上层水体向岸流动堆积、下沉,造成整个近岸水体温度上升。在50 m以浅水层,温度能够升高2-3℃;即使在200 m深度,也可以造成0.2℃的升温。随后,台风造成的强烈垂向混合和海水上升运动导致SST降低,台风轨迹右侧海域比左侧海域降低更加显着。数值试验表明,波浪混合、潮混合、以及上升流对海表温度降低的贡献分别约为21%,5%和8%。2.温跃层对于台风的响应可以分为叁个阶段。叁个阶段中,波致混合始终是温跃层变化的主导因素。(1)在台风强迫阶段,平均跃层深度大约从30 m迅速加深到50 m;(2)台风强迫阶段结束后3天内,跃层深度缓慢抬升。台风过程造成的上升流使得跃层深度变浅。(3)第叁阶段,跃层继续缓慢抬升。与第二阶段不同的是,该阶段海水上升运动减弱甚至消失,而潮混合代替之成为抬升混合层的原因。台风过后,温跃层逐渐恢复到原来的状态,过程大概需要5-10天。3.台风过程中,海洋表层形成封闭的流环。在台风轨迹的右侧出现强流区,最大流速可达到1.2 m/s,流速随深度减弱。台风登陆后,表层流速逐渐减弱,但随着表层信号向下传播,30 m以深的水层的流速开始增大,12小时后70 m水层出现了0.4 m/s的强流。
参考文献：
[1]. 中国黄东海环流及对台风响应的数值模拟[D]. 邓健. 武汉理工大学. 2003
[2]. 中尺度海—气—浪耦合模式系统的研究及应用[D]. 邓健. 武汉理工大学. 2007
[3]. GRAPES-ECOM-si区域海气耦合模式的发展及其对热带气旋强度预报的研究[D]. 孙明华. 中国气象科学研究院. 2013
[4]. 中国海区域的海洋数值模式与海—气耦合试验研究[D]. 王立军. 武汉理工大学. 2005
[5]. 台风过后东海混浊水的叁维数值模拟研究[D]. 卢昕晖. 中国科学院研究生院（海洋研究所）. 2011
[6]. 吕宋海峡上层海洋对于台风Nanmadol响应的观测分析与数值模拟试验[D]. 陈昌吉. 中国海洋大学. 2013
[7]. 长江入海水沙输运扩散[D]. 袁瑞. 华东师范大学. 2015
[8]. 黄海温度和环流对不同频率风场响应的数值模拟研究[D]. 孟庆军. 中国海洋大学. 2015
[9]. 中国近海锋面时空特征研究及现场观测分析[D]. 刘泽. 中国科学院研究生院（海洋研究所）. 2012
[10]. 台风过程中波致混合对东海水文结构的作用分析[D]. 王关锁. 国家海洋局第一海洋研究所. 2007
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