应用湍流通量理论分析蒸发波导机理

蒸发波导是近海面经常出现的大气结构.从湍流运动方程出发,基于近海面海-气耦合湍流通量理论和算法分析了蒸发波导机理.对气象要素变化时,蒸发波导高度和感热、蒸发潜热和动量通量间的关系进行了分析,表明蒸发波导的形成和湍流通量具有明显相关性,为蒸发波导机理研究提供了新途径.     

块体空气动力算法的再计算湍通量与NCEP湍通量的比较

以NCEP资料提供的水文气象参数作为输入量,利用4种块体空气动力算法重新计算了动量和热量通量,与相应的NCEP自身提供的湍通量进行了比较分析,发现再计算动量、感热和潜热通量的偏差值随风速增加而增大;在中高风速下,再计算动量通量的相对误差较小,其他情况下再计算动量、感热和潜热通量的相对误差最高能达到50%左右;相对误差一般随纬度的增大而增大,表明两者之间存在不协调性。研究还表明,改进后的NCEP2资料与NCEP1资料相比,这种不协调性并没有得到改善。     

春季黄海海-气湍流通量交换的特征

本文利用１９９６年４月中国和韩国第一次同时在黄海海域的调查资料,选用两种整体参数化公式分析春季黄海海气湍流通量交换特征。分析结果表明：动量通量和感热通量的高值区皆位于山东半岛和朝鲜西岸的近岸海域,而低值区则出现在长江口东北近海;在平稳天气条件下,表层各通量具有日变化特征,而强风条件下的感热、潜热和动量通量分别是平稳天气条件下的５．７倍、６．６倍和７倍。     

2016年夏季北冰洋浮冰站近地层辐射和湍流通量观测

2016年8月7－14日中国第七次北极科学考察期间,在83°N附近设立的长期浮冰站开展了辐射和湍流通量观测研究。结果表明,观测期间反照率变化范围为0.64~0.92,平均反照率为0.78;基于现场观测数据评估了PW79、HIRHAM、ARCSYM和CCSM3 4种不同复杂度的反照率参数化方案在天气尺度的表现,最为复杂的CCSM3结果优于其他参数化方案,但不能体现降雪条件下的反照率快速增长。浮冰区冰雪面平均净辐射为18.10 W/m2,平均感热通量为1.73 W/m2,平均潜热通量为5.55 W/m2,海冰表面消融率为（0.30±0.22） cm/d,表明此时北冰洋浮冰正处于快速消融期。冰面的平均动量通量为0.098（kg·m/s）/（m2·s）,动量通量与风速有很好的对应关系,相关系数达0.80。     

海浪破碎对海洋上混合层中湍能量收支的影响

海浪破碎产生一向下输入的湍动能通量,在近海表处形成一湍流生成明显增加的次层,加强了海洋上混合层中的湍流垂向混合。为了研究海浪破碎对混合层中湍能量收支的影响,文中分析了海浪破碎对海洋上混合层中湍流生成的影响机制,采用垂向一维湍封闭混合模式,通过改变湍动能方程的上边界条件,引入了海浪破碎产生的湍动能通量,并分别对不同风速下海浪破碎的影响进行了数值研究,分析了混合层中湍能量收支的变化。当考虑海浪破碎影响时,近海表次层中的垂直扩散项和耗散项都有显著的增加,该次层中被耗散的湍动能占整个混合层中耗散的总的湍能量的92.0%,比无海浪破碎影响的结果增加了近1倍;由于平均流场切变减小,混合层中的湍流剪切生成减小了3.5%,形成一种存在于湍动能的耗散和垂直扩散之间的局部平衡关系。在该次层以下,局部平衡关系与壁层定律的结论一致,即湍动能的剪切生成与耗散相平衡。研究结果表明,海浪破碎在海表产生的湍动能通量影响了海洋上混合层中的各项湍能量收支间的局部平衡关系。     

一阶湍封闭的某些改进

应用 Prandtl混合长理论导得既包含梯度项又包含二阶导数的湍流通量闭合方案 ,并进一步分析了该封闭方案用于湍流扩散方程的数值解行为。分析表明 :(1)扩散项使污染物扩散并趋于空间均匀分布 ,而频散项导致污染物空间分布非均匀 ;(2 )所给出的改进后的一阶湍流封闭方案既可解释标量物质的局地反梯度输送现象又可能使 K理论用于混合层。     

基于海豹观测的阿拉斯加湾东部陆坡海域逆温现象及其衰退机制

利用2014年3–4月北象海豹携带的自动温盐深仪（CTD-SRDL）在阿拉斯加湾东部陆坡海域上采集到的温盐剖面数据,分析了该海域逆温现象的空间分布和演变过程。结果显示,研究海域存在明显的逆温现象,逆温幅度和逆温厚度范围分别介于0.2~1.6˚C和20~280 m之间,前者沿陆坡向北幅度逐渐增大,后者在50˚~58˚N间往北逐渐变厚,在58˚N以北海域平均厚度较薄。3月25日至4月22日,逆温层处于衰退阶段。逆温层下界温度不断下降,逆温幅度呈变弱趋势,逆温厚度呈变薄趋势。一维扩散模型模拟结果表明,湍扩散作用下,观测期间海表受热导致混合层上部位温升高,但底部仍保持低温,因此逆温层上界温度变化并不明显。次表层由于具有强的位温梯度,湍扩散导致逆温层下界温度显著降低,是观测期间逆温衰退的主要原因。湍扩散作用导致次表层水体温盐属性趋于均匀,这一过程对于阿拉斯加湾逆温现象的形成及演变研究具有重要意义。     

一种新型海-气湍流通量参数化方案的模式测试

将一种新型湍流通量参数化方案代入到大气环流模式CAM3中,对比分析了模式改进前后模拟的风应力、感热通量、潜热通量和降水的全球分布,以及风应力、潜热通量和降水的纬向平均。结果表明:改进后模式的模拟结果更接近ERS、ERA40湍流通量数据和CMAP综合降水数据,其中对西风带上洋面风应力、亚洲季风区的潜热通量和降水改进明显。由于该新型湍流通量参数化方案直接由整体理查逊数、空气动力学粗糙度和热力学粗糙度参数化稳定度参数,避免了通过循环迭代计算Obukhov长度,计算效率得到提高。     

夏季黄东海硝酸盐垂向扩散通量的分析

湍流扩散过程导致的硝酸盐垂向输运对海水表层的浮游植物生长和初级生产力的大小有着重要影响。本文基于2018年夏季黄、东海水文环境、硝酸盐浓度和湍动能耗散率的同步、原位数据,分析了海域温度、盐度和硝酸盐的空间分布特征,结果表明营养盐含量丰富的黄海冷水团、长江冲淡水、东海北部底层混合水与黑潮次表层水是影响研究海域硝酸盐分布的主要水团。利用垂向湍扩散硝酸盐通量公式,计算了三个选定断面上的硝酸盐垂向扩散通量,其高值区与湍流扩散系数的高值区的位置基本一致。针对存在明显硝酸盐跃层的站位,计算得到跨硝酸盐跃层的垂向通量F_ND的范围在-9.78—36.60mmol/（m²·d）之间,在黄海冷水团区,夏季温跃层限制了该区营养盐向近表层的湍流垂向扩散;东海北部底层混合水区,湍流垂向扩散向上层补充了大量硝酸盐,促进了跃层之上浮游植物的生长;黑潮次表层水影响海区,夏季中层水体混合较弱,跨跃层的垂向通量也普遍偏低。开展硝酸盐垂向扩散通量的计算与分析,对进一步明确营养盐的输运机制有着重要研究意义。     

2014年大西洋水在楚科奇边陲区域的上边界混合

This study presents an analysis of the CTD data and the turbulent microstructure data collected in 2014, the turbulent mixing environment above the Atlantic Water(AW) around the Chukchi Borderland region is studied.Surface wind becomes more efficient in driving the upper ocean movement along with the rapid decline of sea ice,thus results in a more restless interior of the Arctic Ocean. The turbulent dissipation rate is in the range of4.60×10~(–10)~(–3.31×10~(–9) W/kg with a mean value of 1.33×10~(–9) W/kg, while the diapycnal diffusivity is in the range of1.45×10~(–6)–1.46×10~(–5)m~2/s with a mean value of 4.84×10~(–6) m~2/s in 200–300 m(above the AW). After investigating on the traditional factors(i.e., wind, topography and tides) that may contribute to the turbulent dissipation rate, the results show that the tidal kinetic energy plays a dominating role in the vertical mixing above the AW. Besides, the swing of the Beaufort Gyre(BG) has an impact on the vertical shear of the geostrophic current and may contribute to the regional difference of turbulent mixing. The parameterized method for the double-diffusive convection flux above the AW is validated by the direct turbulent microstructure results.     

线性最小二乘问题解流形的逼近性

研究两个线性最小二乘问题解流形之间的逼近性。所得结果可看作普通最小二乘问题扰动理论的继续。推广了若干已有结论。     

风浪场波生横向彻体切应力的分析

使用风浪经验公式和风浪传入近岸的小振幅波动理论计算并分析了地转条件下波生横向彻体切应力随风速、风区、水深等因素的变化规律。结果表明，彻体切应力随风速、风区的增大而增大，直到波浪达到完全成长状态，但增长速度并不规则；为更加直观的显示彻体切应力的海流驱动作用，将其与定常Ekman漂流中的风生湍粘性力进行了有意义的比较，结果表明，在中、高纬度的通常海况下两者具有相同量级，因此，在有波浪场存在的条件下，由风、浪共生海流的总体强度将比理论Ekman漂流大，并且不会完全符合Ekman漂流理论的转向规律，在表层尤其明显。由此说明，在一定情况下在风生漂流研究中考虑由地转引起的波生横向彻体切应力是非常必要的。     

两种池塘养殖模式下异育银鲫(Carassius auratus gibelio)的形质特征差异分析

探究引起银鲫在不同养殖模式下的形质差异原因及形质饰变途径和机制,进而揭示养殖模式致其改变生存对策的内在逻辑,对于指导银鲫养殖模式的改进与优化具重要现实意义。随机选取池塘生态主养模式(M1)和池塘生态套养模式(M2)下经7个月养殖的异育银鲫夏花苗种各70尾为研究对象,采用主成分分析和判别分析方法,系统开展了两种池养模式下异育银鲫形质差异研究,结果表明:(1)池养期间两实验群体的生长速度总体上呈M₂>M₁,在21项生物学表型性状中,M2实验群体显著大于M1实验群体的为L₁ (体长)、L₄ (头宽)、L₁₁ (肛后体长)和NM (净体质量)(P<0.05);(2)所涉20项形质评价性状中, M₁、M₂实验群体间具显著差异(P<0.05)的高达16项,聚类分析也指示两者间的欧式距离已达到显著水平(P<0.05),即M1、M2实验群体已在形质特征上出现显著分化;(3)经主成分分析,提取到的5个特征值均大于1的主成分,其累...     

两种池塘养殖模式下异育银鲫(Carassius auratus gibelio)养成品质及脏器相关生理特征的差异

水产养殖动物的生存策略往往会因养殖模式的变更而发生改变,并导致其养成品体色、肌肉品质和脏器生理特征等均出现一定程度的差异。以池塘生态主养模式(M₁)和池塘生态套养模式(M₂)下养殖7个月的异育银鲫夏花苗种为研究对象,以体表色差、背肌物性、全鱼营养成分和排氨率、耗氧率、窒息点以及脏器消化酶和抗氧化酶活力为测定指标,较系统开展了两者间养成品质及脏器相关生理特征的差异研究。结果表明:(1)两者间在体表色差上具较好的区分度,其中M₂实验个体的体色更接近于池底背景色,具更好的拟境隐蔽性;(2)在所测7项背肌物性指标中,两者间具有显著差异的为硬度、弹性、胶黏性和耐咀性,且均呈M₁>M₂ (P<0.05);(3)全鱼一般营养成分中,除灰分和粗蛋白含量均呈M₁≈M₂ (P>0.05)外,水分和粗脂肪含量分别呈M₁>M₂ (P<0.05)和M₂>M     

苏北辐射沙洲海域水文特征与COD潮扩散计算分析

采用平面二维水动力及污染物输运模型.针对研究海域的水动力特性.应用潮流场作为背景场驱动控制污染物浓度的对流扩散方程,利用有限元方法对苏北辐射沙洲海域大、中、小潮水动力特征及如东洋口港附近污染物输运进行了计算分析。计算结果与实测结果比较表明:计算所得潮流场合理.辐射沙洲区部分潮流脊间水道的潮流运动具有明显的定向往复流形式,潮流强,潮差大.且形成了辐射状潮流流炀;排污口排放的污染物的扩散影响范围不大,不利潮型为小湖,大潮和中潮情况下,污染面积有所减小。     

南海东北部表层水体水平涡动扩散的~(228)Ra示踪研究

研究了1994年8－9月南海东北部表层海水中228Ra的分布特征。采用Mn－纤维富集海水中的Ra同位素，通过其子体228Ac的β计数法来测量228Ra。表层海水中228Ra的放射性比活度从2．48Bq·m－3变化到4.47Bq·m－3，平均值为3.24Bq·m－3。228Ra的水平分布表现为调查海区东北部比活度较高，这与该航次的226Ra的分布特征相一致。根据各断面的228Ra放射性比活度与离岸距离之间的负相关关系，计算了它们所对应的水平涡动扩散系数，并讨论海域的地貌特征对228Ra比活度分布的影响。这些研究结果对表层水体的混合、交换，尤其是可溶性污染物的迁移、扩散以及海域的自净作用的研究都具有实际意义。     

印尼阿拉弗拉海浅色黄姑鱼形态性状与体重之间的关系分析

随机选取1176尾浅色黄姑鱼其中有600尾雌性和576尾雄性研究其形态性状对其体重的影响,测定性状包括其体长(X1)、躯干长(X2)、尾长(X3)、头长(X4)、体高(X5)、最大体周(X6)、体重(Y)。利用相关分析方法计算各性状间的相关系数,并通过通径分析方法计算其以体重为依变量各形态性状为自变量的通经系数和决定系数。结果表明:雌雄性浅色黄姑鱼各形态性状与体重之间相关性均达到极显著水平(P<0.01);雌性浅色黄姑鱼中各形态性状中体长、最大体周、体高、尾长、躯干长的通径系数达到极显著水平(P<0.01),而雄性浅色黄姑鱼各形态性状中体长、最大体周、头长、尾长、躯干长的通径系数达到极显著水平(P<0.01);决定系数分析结果表明雌性浅色黄姑鱼的体长和最大体周对其体重的决定程度最大;而雄性浅色黄姑鱼最大体周和躯干长对其体重的决定程度最大。经多元回归分析去除偏回归系数不显著的性状,建立多元回归方程。     

两种池养模式下异育银鲫(Carassius auratus gibelio)生物学表型对体质量影响效果的差异分析

水产养殖动物的增重机制既是其生存对策的重要组成部分,也是影响其生长性能和养殖产量的重要内因。异育银鲫(Carassius auratus gibelio)是我国的重要养殖鱼类,随机选取池塘生态主养模式(M₁)和池塘生态套养模式(M₂)下经7个月养殖的异育银鲫夏花苗种各70尾为研究对象,以全长(X₁)、体高(X₂)、体宽(X₃)、头长(X₄)、侧线长(X₅)、尾柄高(X₆)、腹鳍间距(X₇)、胸鳍间距(X₈)为体尺性状,净体质量(NW)、肠质量(W₁)、肝质量(W₂)、胃质量(W₃)、鳃质量(W₄)、心质量(W₅)和鳔质量(W₆)为称量性状,采用多元分析方法分别研究了M₁、M₂实验群体尺寸性状和称量性状对其体质量(BW)的影响效应。结果表明: (1)生物学测定结果显示, CV值大于10%的均为质量性状,小于10%的均为体尺性状,除NW、X₁、X₅和X₆均呈M₁<M₂ (P<0.05), X₄和各脏器质量均呈M₁>M₂ (P<0.05)外,其余性状间均无显著差异(P>0.05); (2)相关分析显示,除W₅与BW间相关系数均未达到显著水平(P>0.05)外,其余性状与BW间的相关系数均达到极显著水平(P<0.01); (3)经通径分析和复相关分析, M₁、M₂被保留体尺性状组合X₅-X₁-X₂和X₂-X₃-X₁-X₅的总决定系数和复相关指数均分别为0.889和0.927,称量性状组合NW-W₂-W₁-W₃和NW-W₂的总决定系数和复相关指数均分别为0.992和0.971; (4)经偏回归分析,得到了可用于估算BW的M₁最优方程组和M₂最优方程组。研究结果可为我国异育银鲫科学养殖提供有效参考。     

赤道海洋波动弱非线性动力学系统浅析

通过对连续层化条件下赤道海洋波动及相关环流特征尺度和物理量的尺度分析,全面分析了赤道海洋波动及其相关环流所属动力学系统的性质。分析结果表明,该系统为以参数ε为表征的弱非线性动力学系统,在此基础上建立了适合描述赤道波非线性效应的动力学模型。