渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据80年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正是上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的贡献。     

渤海海岸线的时空变化

渤海已成为中国社会经济发展中广受关注的重点区域。通过对比不同时期渤海岸线长度、面积等要素,重点分析了渤海海岸线30年来时空变化特征。研究结果表明,30年间,渤海海岸带岸线以向海扩张为主,海岸线长度总体呈增加趋势,由1986年2 370.82 km到2016年3 437.59 km;人工岸线占比快速增加,其中最多的为围堤岸线;2006—2016年间各岸段终点速率变化最大,天津段和山东段的海岸线一直保持较高的终点变化速率,并以海岸线前进为主要趋势,表明天津、山东的经济活动范围不断向海洋拓展。研究期间,渤海各岸段的岸线利用程度有不同幅度的提高,总体表现为海岸工程建设、围海造地,人类的活动对岸线的影响已经占据主体地位,围海造地是海岸线变迁的主要驱动因素。     

渤海主要分潮的模拟及地形演变对潮波影响的数值研究

基于FVCOM数值模式,利用1972年和2002年水深岸线数据,分别对渤海主要潮波系统进行模拟,研究了水深岸线变化对渤海主要分潮的影响。结果表明渤海地形演变会引起各分潮无潮点位置移动和振幅的改变,其中M2、S2分潮黄河口附近无潮点位置向东北方向迁移20km以上,且渤海湾湾顶振幅减弱,莱州湾内振幅增强;K1、O1分潮位于渤海海峡附近的无潮点亦向东北方向偏移,移动距离为10km左右,且渤海湾湾顶振幅明显减弱。在此基础上,本文通过敏感性数值实验,对导致黄河口外M2分潮无潮点位置移动的主要因素进行了初步分析。结果显示,在岸线不变的情况下,水深变化导致无潮点向东北方向迁移;而岸线变化导致无潮点向东南方向迁移。     

长乐海上风电场水动力影响数值模拟研究

运用平面二维数值模拟的方法,在长乐海上风电场B区建成之后对海域的影响进行了研究,将风电桩基概化为边长为6. 4 m的正六边形,采用网格嵌套、逐层加密的方式对研究区地形进行刻画,模型经过6个测点和1个临时潮位站实测资料的验证,表明模型结果良好,能够反映研究区潮流性质,并模拟风电场建成后对所在海域和风电桩基附近的影响。模型计算结果表明,风电场建成后对所在海域的主要影响集中在桩基附近,对流场影响主要体现在流速的变化上,在桩基根部附近,流速会因为桩基之间的束水效应增大;在桩基周围因为其阻水效应,桩基背水面和迎水面流速均会减小,且背水面流速变化范围会大于迎水面。工程会对北部两排桩基周围的余流产生10%左右的影响,产生30%数值变化的范围仅在桩基根部。     

渤海海峡断面温度结构及流量的季节变化

作者采用 POM模式 ,利用从卫星遥感资料反演的风和海表温度 (SST)数据并考虑 M2分潮作用 ,对渤海海域的温度、流场的三维结构进行数值计算。根据数值模式的计算结果 ,重点分析渤海海峡温度结构和水交换的季节变化特征。结果表明风应力和 SST的季节性变化导致渤海海峡的水交换流型、温度结构和流量有明显的季节性变化。     

岸线变化对连云港港口海域水交换的影响研究

运用ECOMSED三维数值模型研究了岸线变化对连云港港口海域水交换的影响,得出了港域典型位置水质点的Lagrange轨迹和水体的半交换期。结果表明,岸线变化后,港域流速变小,受南、北防波堤的束水作用,口门附近流速增大,丁坝内侧流速减缓,北防波堤内侧和旗台港区延伸段东南角的局部水域在涨潮过程中形成旋流区。质点追踪结果显示,港域水质点具有向湾顶方向运移的趋势,运移距离总体变小,一个潮周期内港域中部附近水质点已很难运移到口门以外海域。岸线变化前后水交换半周期分别为31.8个潮周期和39.3个潮周期。     

近70年胶州湾水动力变化的数值模拟研究

采用无结构三角形网格海洋模式FVCOM,基于胶州湾不同年代的岸线和水深地形条件,建立胶州湾及其邻近海域各年代的三维潮汐潮流数值模型,从数值模拟角度分析和比较胶州湾不同年代纳潮量、潮汐潮流、水交换率等水动力参数的变化。结果表明:随着胶州湾水域总面积不断缩小,纳潮量在逐渐减小,2008年全湾的纳潮量相对于1935年减少了31.5%,约合3.9×108 m3;海湾流场结构变化很小,流速呈减小趋势;胶州湾欧拉余流"团团转"的多涡结构基本保持不变,最大值都发生在团岛附近;海湾的水交换能力趋弱,对整个胶州湾水体的半交换时间进行海湾平均,不同年代5套岸线下海湾的水体半交换时间分别是37.0 d,36.7 d,39.2 d,39.7 d和40.8 d。     

芝罘湾水动力与物质输运现状的数值模拟

为海洋生态保护和海岸工程建设等工作提供参考,基于Mike21模型水动力学（HD）模块,得到最新岸线形态下芝罘湾的潮流场,涨、落潮历时不均,落急潮流流速大于涨急潮流;东北岸流速最大,向西南靠岸渐小;湾北涨、落潮流向相反,湾中、南部流向在涨急时刻为SW向,落急时刻由南呈NW向向北顺时针逐渐转为NE向。计算了15个潮周期的欧拉余流场,余流流向除湾南沿岸局部区域沿岸向南外,整体为中心在湾东北的顺时针余环流,余流流速整体较小,大部分区域不超过0.06 m/s。芝罘湾内等距离释放16个自由粒子,据粒子运移轨迹得知：湾以北外海的物质不易向湾内输运,湾内自由粒子最终均运移出湾外,湾内无聚集,表明芝罘湾的水动力情况利于物质向外输运;担子岛以北的粒子向东输出湾内后,绕开担子岛等岛屿输运至东南外海;担子岛以南的粒子经过在湾内回旋振荡,以“∞”型轨迹最终南下。     

渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化 ,因而其环流与输运亦有明显的季节信号。以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型———HAMSOM ,模拟了渤海冬、夏季的总环流。渤海环流冬强夏弱 ,表层风漂流常被下层逆风流所补偿。深度平均环流 ,即水柱内的输运 ,流型有显著的季节变化 :冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转 ,辽东湾顶有一个顺时针流涡 ,阻碍了湾顶水与外海水的交换 ;夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环 ,内嵌许多局地涡旋。这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同 ,同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化 ,但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化 ,因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

与岸线协调的水深自动选取方法

针对当前水深自动选取中水深点与岸线的协调匹配问题,提出了一种与岸线协调的水深自动选取方法。通过分析资料水深点与岸线的平面位置关系,提取出与岸线协调的待选水深点;从航海安全角度考虑,优先选取浅水深点;在此基础上,分别定义水深点与岸线弯曲处、平直处的协调度,并建立协调度评估模型;通过定量计算协调度,选取出与岸线协调匹配的水深点。实验结果表明,所提方法能在岸线弯曲处优先选取出协调的水深点,同时能保证在岸线平直处附近所选取的水深点分布合理;所提方法能够较好地考虑水深点与岸线的图上位置关系,避免水深注记中断岸线、水深注记"上陆"的情况出现。     

渤海湾大规模围填海导致的岸线变化及潮流场响应分析

本文以21世纪初渤海湾大规模的围填海工程为背景,对2000-2015年典型年份的卫星遥感影像资料进行了岸线提取,并分析了其时空演变规律.以此为基础,建立了不同岸线及地形条件下的渤海湾水动力数值模型,计算结果与塘沽、黄骅港和东风港三个潮位观测站的实测数据吻合良好.模拟结果显示:渤海湾大规模围填海工程的建设使得三个主要工程...     

Numerical Study on Tidal Mixing in the Bohai Sea

The spatial and temporal variability of tidal mixing in Bohai Sea is studied using a numerical approach. In calculating tidal mixing, accurate barotropic tidal current is obtained via a harmonic analysis package utilizing the simulated current output from a high-resolution regional ocean model. And a “small-scale” roughness map is adopted to describe the detailed topographic features of Bohai Sea. It is shown that the tidal mixing estimated in Bohai Sea is much higher than the level of global background, and fluctuates considerably at some regions within a single day. In Liaodong Bay, Bohai Bay and Bohai Strait, the mixing varies greatly, with the peak value of O (10^?2) m² s^?1. The order of magnitude of mixing in Laizhou Bay is about O (10^?5～10^?3) m² s^?1. Mixing with background level of O (10^?5) m² s^?1 only appears in central area. Result also shows that rough topography plays relatively a more important role than tidal current in enhancing diapycnal mixing in Bohai Sea. The distributions of tidal mixing in selected sections reveal that the vertical stratification in Bohai Sea is not obvious, generally renders a barotropic structure.     

副高对黄渤海夏季异常海温影响的数值试验

副热带高压是黄、渤海夏季异常海温的重要成因之一。根据该海区夏季的气候特点 ,构造了一个典型的副高天气过程 ,利用“近海异常海温数值预报模式”对海表层温度进行了数值试验。对该形势下引起黄、渤海夏季异常高温的各因子进行了定量分析 ,给出了副高中心及其附近两点由各因子引起的增温率变化。试验表明 ,副热带高压控制的天气情况下 ,短波辐射对该海区夏季异常高温的形成起主要作用 ,暖水辐聚的贡献占第二位。     

Simulation of the seasonal thermal structure in the Bohai Sea

The seasonal thermal structure in the Bohai Sea are examined with a three-dimensional boroclinic primitive equation model for shelf sea.The evolution of the seasonal thermal stratification is well simulated.The stratification appears early in April,first in the area off Qinhuangdao and it is well developed in the middle of May.It intensifies with synoptic and neap-spring fluctuations throughout the summer and reaches its maximum in the middle of July.Eventually,it is destroyed at the end of September.There are cold water belts between well-mixed and stratified regions.They are loGated on the mixed side of tidal fronts,and coincide with the isolines for a temperature difference of 1-2℃ between surface and bottom.The sea surface temperature (SST) distribution shows local maxima at the head of three bays and to the south of Qinhuangdao during the summer.The Bohai Sea responds to the variability in the atmospheric forcing and in tides with the synoptic and neap-spring variations of SST,as well as in the stratification and in variable positions of tidal fronts.     

渤海夏季实测潮流特征

对渤海内11个测站的夏季潮流资料进行调和分析。对不同仪器、不同时间段潮流资料的分析结果进行比较,并通过潮流调和常数进一步计算潮流椭圆要素,据此分析分潮流最大流速的垂直分布,渤海全日潮和半日潮的潮流旋转方向和潮流性质。     

渤黄海潮汐潮流精细化数值模拟及可视化预报系统

利用有限元海洋模式ADCIRC (Advanced Circulation Model),建立了高分辨率的渤黄海二维潮汐潮流数值模型,该模型以M2,S2,K1,O1等8个分潮的水位作为驱动,模拟出了该8个分潮的潮汐潮流调和常数;利用该调和常数预报的潮位和二维平均潮流与实测资料相比,符合较好;利用模拟得到的潮汐潮流调和常...     

渤海湾海域潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立渤海湾海域二维变边界潮流数值模型,重现该海域潮波及潮流的时空分布,计算得到M2分潮和K1分潮的同潮时线与等振幅线、潮流椭圆及不同时刻潮流场分布。计算结果与实测资料对比验证吻合良好。     

渤海的潮混合特征及潮汐锋现象

人们对黄海的潮汐锋现象已有一些报道和研究[1～4],但对渤海的潮汐锋现象却没有进行过认真的分析和讨论,迄今只有赵保仁[1]在讨论黄海的潮汐锋时,指出过渤海海峡的潮汐锋现象;而黄大吉等[5]在数值计算渤海的温度变化时也指出在渤海内部存在着潮汐锋现象,但却没有进行深入的分析和给出任何实测证据.本文试图根据方国洪和曹德明最近在渤海取得的潮汐潮流数值计算结果1),计算由Simpson等[6]提出的陆架海的潮混合层化参量,来讨论渤海的潮混合特征;并进一步利用实测水文资料和海面温度的卫星遥感图像来说明渤海潮汐锋的分布和变化特征.     

末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流演变过程模拟研究

末次盛冰期结束、海侵开始后渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变对该区泥沙的输运与沉积 ,以及海底地貌的形成、分布以及演变等具有深刻影响。文中数值模拟末次冰消期以来 4个特定时期 ,即比现在海面低 80 m、5 2 m、30 m海面以及全新世最大海侵时渤、黄、东海陆架的潮汐、潮流。根据不同时期的潮汐、潮流分布特征得出 ,末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变过程大致以全新世最大海侵为界划分为两个阶段 :1全新世最大海侵前为渤、黄、东海陆架潮汐、潮流基本分布格局的形成阶段 ;2全新世最大海侵后 ,为基本分布格局的局部调整阶段。末次冰消期以来基本海岸轮廓的变迁是渤、黄、东海陆架区潮汐、潮流演变的主要控制因素