南黄海辐射沙洲潮流不对称性对岸线变动的响应

近岸地区的潮流不对称影响着沉积物输运和地貌改变。南黄海辐射沙洲海域潮动力强且水动力环境复杂,分析研究该海域潮流不对称性对海岸带资源的开发与保护有长远意义。本文基于Delft3D模型模拟1984年、2014年不同岸线条件下辐射沙洲海域的潮汐潮流运动,结合调和分析与偏度理论,分析刻画了不同岸线条件下潮流不对称性的空间分布特征。研究表明：辐射沙洲海域地形主导的涨落潮流速不对称性（PCA）以涨潮占优为主导;涨落憩历时不对称性（SWA）则以涨憩历时短为主导。二者皆主要受半日分潮（M₂、S₂）和浅水分潮（M₄、MS₄）的非线形作用影响。1984–2014年岸线变动后PCA正负性不变,但强度进一步增大,最大变幅可达25%;而γ_SWA减小,最大减幅可达20%,SWA在辐射沙洲海域涨憩历时短的趋势增加。     

温州湾海域潮形偏态时空分布特征研究

人类活动引起的岸线变化影响着近岸海域的潮波在传播过程中的运动特征。本研究基于瓯江口与乐清湾5个验潮站,时间跨度为1984−2019年的逐时潮位实测资料,分析了该海域潮波形态的时空变化规律并解构造成潮汐不对称性的主要分潮簇的贡献度。研究发现,温州湾海域瓯江河口与乐清湾潮形有明显的不同,潮汐不对称性在瓯江河口涨潮占优,且向上游方向持续增大,但在乐清湾内则落潮占优。该海域潮汐不对称性呈现出明显的季节性变化特征。在6−7月、12月至翌年1月时$ \gamma $值达到最大。该海域潮汐不对称性主要由分潮组合M2/M4、M2/S2/MS4、M2/N2/MN4等分潮簇控制,分潮簇如M2/S2/MS4、M2/N2/MN4、O1/K1/M2的不对 称贡献度则表现出明显的季节性变化。从2000年起,温州湾海域涨潮占优的潮汐不对称性呈现逐渐减弱的趋势,这与瓯江河口频繁的海岸工程存在一定的联系。     

基于大数据分析下的气候模型

为研究全球变暖与极寒天气间的关系,对加拿大13个省代表性测站10年的观测数据进行时空变化趋势分析,采用经验正交函数(EOF)寻找海洋表面温度历史数据的变化规律。另外利用BP神经网络建立了年平均温度、日降水量与地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度间的关系,预测未来25年气候的变化,并建立了"极寒天气"与气候变化的关系模型。研究表明:高纬度地区温度、降水量普遍较低,同经度地区的温度差异较小且降水量变化不大;加拿大地区温度呈周期性变化,符合北半球的季节变化特征;北大西洋的东部与其他海洋的温度是反相关的,西太平洋南北回归线附近的海洋表面温度升高;"极寒天气"出现频率与气候变化有一定关系,局地极寒现象与全球变暖的大趋势并不矛盾。本研究为人们认识和理解"全球变暖"提供了一个新的思路。     

南黄海辐射沙洲近岸海域波浪特性研究

利用江苏省南黄海辐射沙洲两翼的实测波浪资料,研究南黄海辐射沙洲地区的波参数分布特征和波谱特性,得出了特征波要数、波谱参数及波要素之间的转换关系式。研究结果表明南黄海辐射沙洲近岸海域的波浪特性受天气、水深和地形因素的多重影响。总体而言,江苏辐射沙洲海域波浪变化范围及其均值差异不大,特别是位于近岸的蛎蚜山测站由于受到水深的制约和沙脊的庇护,该区域波参数、谱参数的变化范围和均值均小于水深相对较深的大丰测站和冷加沙测站。在台风期和寒潮期内,除了波向以外,各个测站的波要素季节性差异均较小。波向在辐射沙洲北翼海域以偏北向为主,在南翼海域则以东南向和西北向为主。大浪过程主要与台风期和寒潮期的极端天气相关。波面特性及其波谱分析表明,波谱参数与水深、离岸距离相关性强。分析发现本海域南翼以单峰谱为主,北翼沿海海域波浪在寒潮期主要为涌浪和风浪组成的混合浪,在波谱形式上表现为双峰谱。     

国内裂流研究进展

裂流是我国华南沿海地区较为频发的一种自然灾害。本文从国内裂流发生概况、裂流的研究历史以及研究进展等方面对裂流作出阐述,并与国外研究裂流的方法进行了对比。介绍了国外在现场观测运用的方法和设备、国内自研究裂流以来开展的物理模型试验、数值模型以及评价裂流风险的方法。展望了未来国内裂流的研究趋势。     

江苏辐射沙洲海区潮流对涌浪能量传播的影响

为研究了江苏辐射沙洲地区潮流场对涌浪能量传播的影响,本文利用双向耦合的Delft3D-FLOW和SWAN模型进行了对江苏辐射沙洲地区风-浪-潮流的整体模拟。时间尺度,是表达波能传播速率的有量纲参数。本文利用时间尺度这一物理概念来描述涌浪的波能在地理空间和谱空间中的传播规律。时间尺度越小,波能的传播速率越快。研究发现,通过计算和对比波能的时间尺度在地理空间、谱空间内的变化规律,发现在辐射沙洲地区,波能时间尺度在谱空间内变化偏大。而在潮流影响下,涌浪的频率运移表现更明显。通过理想实验的对比,发现涌浪能量的时间尺度在有潮流明显较无潮流作用时变小,这反映了潮流对于涌浪能量的传递速率有正向作用。在地理空间上,波能的时间尺度在涨潮时刻减小,落潮时刻增大。     

基于基因表达式编程算法的波浪透射预测

准确预测波浪透射对于维护港内水域平稳、保障港内船舶稳定具有重要意义。基于567组透浪试验数据,采用基因表达式编程(gene expression programming,简称GEP)算法预测波浪透射。主要研究内容包括:确定GEP算法的最优输入变量组合;建立透浪系数与最优组合变量的定量关系;探究GEP算法的预测精度随训练组数变化的规律;并对输入变量进行了敏感性分析。研究结果表明,GEP算法的最优输入变量组合为深水波陡、相对堤宽和相对水深;训练组数较少时,GEP算法的预测精度不高,当训练组数提高至300组,预测的精度已经达到较高水平,且精度随着训练组数的继续增加提高不大; GEP算法的预测精度远远高于前人的经验公式;相较于相对堤宽和相对水深,深水波陡对波浪透射影响更为显著。本研究表明,GEP算法可作为一种新的方法研究波浪透射,为后续研究与应用提供参照。     

南中国海热带气旋时空分布及强度特征统计分析

根据中国气象局1949年到2017年的热带气旋资料,统计分析了南中国海及各区域的TC年际、年内变化及时空分布特征,并采用泊松-耿贝尔联合概率分布和皮尔逊-Ⅲ型概率分布得到不同重现期极端风速。结果表明:长期来看,南中国海海域TC总量和台风及以上级别的TC数量并未明显减少,但在2005年左右台风数量和强度都处于低谷,之后略有增多和增强。空间分布上,南中国海海域TC呈现北多南少、北强南弱、北早南晚的特征。根据台风资料统计,100年一遇风速在南海北部最大,达75.7 m/s,西沙群岛到黄岩岛附近海域在62.0～68.1m/s之间。     

岬湾海滩灾后恢复过程与主控影响因子研究以澳洲Narrabeen海滩为例

位于澳洲悉尼附近的Narrabeen海滩经历着较频繁的风暴浪侵袭,在鲜有人工干预下,该海滩具有从风暴期间的沙坝剖面到常浪期稳定的滩肩剖面交替演变的自适应特征。为探明Narrabeen海滩在经历风暴浪后的自恢复动力,本文通过该海滩多年连续实测资料,分析典型风暴浪过后海滩剖面在常浪作用下的演变规律以及在恢复过程中的主要水动力要素。研究结果表明：Narrabeen海滩的恢复速率存在沿岸差异,沙滩中部恢复速率最快;在常年SE浪向主导下,小波高长周期波浪对北部以及中部剖面的恢复起促进作用,而潮动力对南部剖面在恢复期内的动态响应调控作用更强。本文据此提出考虑潮差的累积波能概念,发现其与南部海滩恢复能力间有良好的相关性。经调查,地形造成的浪向变化以及各剖面的地质地貌特征是造成该岬湾海滩恢复效率和恢复动力空间差异性的主要原因。此外,从年际时间尺度看,风暴剖面的恢复能力还受控于南方涛动因子。本文的研究方法和结论可为在极端海洋动力下岬湾海滩的防灾减灾和灾后修复提供有益借鉴。     

边缘波研究进展

由于折射作用,在波浪近岸传播过程中会出现一种特殊的、沿着岸线传播的波浪,这种波浪被称为边缘波。边缘波平行于岸线传播,其振幅在岸线处最大,在远离岸线的方向,其振幅呈指数型减小,它们的能量基本被限制在离海岸一波长的距离之内,因此边缘波对近岸地区工程、地貌等有着重要影响。本文对边缘波的研究历史、研究进展进行了阐述,主要介绍了以下几个方面：（1）基于不同控制方程、不同地形上的边缘波理论;（2）实际观测到的边缘波特性;（3）物理模型试验中边缘波的造波方式以及观测到的边缘波特性;（4）数值模拟方法在边缘波研究中的应用。最后,展望了边缘波在未来的研究趋势。