近岸非对称型台风风场模型

该文针对近岸台风不对称性非常明显的特征 ,建立了基于特征等压线的不对称型气压场和风场模型 ,该模型简便实用。文章还提出了台风模型风场和背景风场合成、单站资料同化的思想和方法 ,既提供台风过程大范围、长时间风场 。

杭州湾、长江口余流及其物质输运作用的模拟研究 Ⅱ冬季余流及其对物质的运输作用

首先分析了杭州湾、长江口冬季余流和物质输运作用的观测特征，提出了几个值得继续研究的问题．然后，利用杭州湾、长江口三维联合模型，综合考虑径流、风应力、密度流、中国东部海域背景环流和Ｍ２，Ｓ２，Ｋ１，Ｏ１四个分潮的综合作用，模拟出了冬季的余流结构及其对物质的输运作用．在此基础上，针对所总结的几个问题，进一步作数值模拟，讨论余流和物质输运作用形成的机制。

M_2分潮对夏季长江冲淡水扩展影响的数值研究

利用σ坐标系下的斜压浅海环流模式，研究M2分潮对夏季长江冲淡水扩展的影响。在“准定常流”作用下，模拟出能反映夏季长江冲淡水扩展的盐度场，并模拟出与黄、东海实测资料相符的M2分潮。在此基础上，用两种方案讨论M2分潮对冲淡水的影响。第一种方案，仅考虑M2分潮，计算它对冲淡水扩展的影响。第二种方案，将M2分潮和“准定常流”耦合，计算冲淡水扩展的变化。结果表明，从分潮对冲淡水扩展有一定影响，其中包括潮混合和定向输运。

河口物质和水体长期输运分离的理论分析和观测验证 Ⅰ.物质和水体长期输运分离的理论分析

基于单宽断面潮周期平均水体和物质对流输运通量,定义了二维水体和物质长期输运速度,它们分别描述单宽断面水体和物质长期输运的方向及快慢。通过二维水体和物质长期输运速度的对比分析,提出了物质和水体长期输运分离概念:受物质浓度影响,在物质和水体瞬时运动速度相同的情况下,物质和水体潮周期平均对流输运的方向和快慢可能存在差异。本文将二维物质长期输运速度分解为二维水体长期输运速度、二维潮泵输运速度和垂向切变输运速度,它们分别描述余流输运、潮泵输运和垂向切变输运,后两种输运造成单宽断面物质和水体长期输运分离。本文的分析表明,河口受地形、径流、潮流、密度梯度影响,存在有利于物质和水体长期输运分离的自然条件。

卫星遥感资料在潮间带地形和漫滩计算中的应用

提出了利用卫星遥感资料计算潮间带地形和漫滩的方法:选取一组不同潮位的卫星遥感图像,提取潮间带遥感淹水线,由遥感淹水线和数值模式结合推算潮间带地形,将推算的地形用于海水漫滩计算,并用遥感淹水线检验漫滩计算结果.利用该方法,由Landsat卫星图像提取了我国湛江港潮间带淹水线信息,计算了湛江港潮间带地形和漫滩.

近岸波动平均水动力方程与波浪漫滩边界耦合的理论模型

波浪漫滩不仅影响局地水动力,对邻近拍岸浪区的水动力和泥沙运动也有重要影响。但是,近岸波动平均的流场计算尚没有包含波浪漫滩边界的影响。建立包含拍岸浪区的近岸波动平均水动力方程,耦合了波浪漫滩区水流积分的波动平均方程。结果表明,拍岸浪区和波浪漫滩区相互作用机制是水体、动量交换,它们由波浪漫滩区水流的波动平均值或水流积分的波动平均值提供,可以根据波浪漫滩区海滩坡度、海底摩擦及与拍岸浪区交界位置的波高、波向、波周期计算。这些水体和动量交换项可以作为近岸波动平均水动力方程的波浪漫滩边界条件,为考虑波浪漫滩影响的近岸波动平均流场计算提供理论基础。

杭州湾、长江口余流及其物质输运作用的模拟研究 Ⅰ.杭州湾、长江口三维联合模型

根据杭州湾、长江口流场和物质输运的特点，引进正交曲线网格版本ＥＣＯＭ模型，并对斜压梯度力和物质对流扩散的计算作了改进，建立了一个以杭州湾和长江口为整体的三维联合模型，用于潮流、余流和物质输运的计算和研究．

长江口附近海域台风浪的数值模拟——以鹿沙台风和森拉克台风为例

利用SWAN波浪模型计算长江口附近海域的台风浪,鉴于长江河口岸界和地形复杂,拟采用曲线网格.为证实曲线网格下的SWAN模型对于复杂地形的有效性,首先选用美国特拉华大学波浪水池实验资料对SWAN模型进行检验,结果表明利用曲线网格能不过多增加计算量而提高关键区域的计算精度.以0215号鹿沙台风和0216号森拉克台风为例,将SWAN模型应用到长江口附近海域,进行台风浪的数值模拟.通过浮标测站实测资料验证,表明有效波高计算值与实测值符合良好.通过综合分析模型计算的波浪场,说明SWAN模型能合理地反映长江口附近海域台风浪的分布.

长江河口波-流共同作用下的全沙数值模拟

针对长江河口地形、水文、泥沙运动等复杂的特点,建立了波-流共同作用下的二维全沙及河床演变模型.在合理计算研究区域流场等的基础上,利用切应力概念确定悬沙扩散方程中的源函数;通过系列数值试验和实测资料的统计分析,在经典的泥沙临界起动速度中引入反映河床底质结构及固结程度的局地系数;选用由流速、盐度、含沙量浓度确定的泥沙颗粒絮凝沉降速度,从而提高长江口悬沙场数值模拟精度.在底沙输运计算中,提出一种较为合理确定有关参数的方法.通过洪、枯季大、中、小潮水文、泥沙资料和典型台风引起航槽冲淤变化的实测资料验证,表明该文提出的模型能较合理地反映长江河口流场、泥沙场及地形的演变.

黄海冷水团对长江冲淡水扩展的影响

利用作者已建立的σ坐标系下三维非线性斜压陆架模式，研究黄海冷水团（YSCWM）对长江冲淡水（CDW）扩展的影响。数值试验结果表明，黄海冷水团产生的余流，与黄海冷水团的强度和海底地形有关。在长江口海区由于底形的影响，黄海冷水团产生了向北流动的海流，阻碍着长江冲淡水沿岸向南扩展。在远离长江口海区，黄海冷水团产生的气旋式黄海环流诱导冲淡水向东南运动。总的黄海冷水团的作用是使长江冲淡水低盐水舌伸向东北，黄海冷水团越强，这种作用就越明显。黄海冷水团在夏季长江冲淡水伸向东北过程中起着重要的作用。

ECOM模式的改进及在长江河口、杭州湾及邻近海区的应用

基于原正交ECOM(EstuarineCoastalandOceanModel)模式 ,把它改进为非正交曲线坐标系下模式 ,以较好地拟合河口海岸岸线的变化 ,有效提高局部空间分辨率 ,提高计算速度和精度 ;应用预估修正法提高模式的稳定性 ;扣除局域平均密度层结提高σ坐标系下斜压压强梯度力的计算精度 ;采用Euler Lagrange方法改进物质输运方程中的平流项计算方法。数值试验结果证明以上 4种方法有效地提高了模式的计算精度。把改进的模式应用于长江河口、杭州湾及邻近海区 ,模拟结果与观测资料较为一致。改进后的模式可更好地应用于河口海岸的研究中。

台风的海面气压场和风场模拟计算

本文采用台风中心资料、地面天气图及部分台站的观测资料,使用改进的藤田气压模型和Myers气压模型,对1996年9月9日11时在广东吴川——湛江登陆的9615号(Sally)台风海面风场进行了数值计算,求得台风域内的风速分布,并和实测资料进行了比较。结果表明,改进后的台风气压模型对台风海面气压场和风场的模拟计算是可取的。

长江口杭州湾及邻近海区潮汐潮流场三维数值模拟

把长江河口、杭州湾及邻近海区作为整体 ,应用三维高分辨率非正交曲线网格河口海洋模式 ,模拟了 4个主要分潮M2 ,S2 ,K1,O1。在长江口外半日分潮M2 、S2 从东南方向传入长江口和杭州湾 ,全日分潮K1,O1从北向南传播。这 4个分潮的振幅在长江口南支向上游逐渐减小 ,但因杭州湾和长江口北支呈喇叭状 ,而向上游逐渐增加。计算潮差变化过程和实测值基本一致 ,4个分潮潮位振幅和位相的计算值与验潮站观测值相比 ,误差大部分在 10 %以内。结合 1996年 2—3月长江河口现场观测 ,考虑了径流的作用 ,三维数值模拟了计算域内流场。结果表明 ,即使在斜压效应不太明显的口门内 ,流速在垂直方向存在着明显的差异 ,上层流速明显大于下层流速 ;潮流具有不对称性 ,由于径流的作用 ,落潮时间明显大于涨潮时间 ,落潮流大于涨潮流 ,但在象北支涨潮槽中 ,涨潮流反而比落潮流大。模拟出的以上结论与观测结论较为一致。

Wave Watch的操作系统移植及其与SWAN嵌套接口的改进

为使WaveWatch和SWAN两种海浪预报模式能够有效地嵌套运行,将WaveWatch模式从UNIX移植到Windows系统下运行,同时对SWAN模式与WaveWatch模式的嵌套接口格点座标读取精度进行修改,使其能够应用于不规则边界的曲线网格和小间距规则网格的嵌套;作为检验个例,使用WaveWatchIII与SWAN模式多重嵌套的方法在Windows系统下对长江口海浪场进行数值模拟实验,得到了理想的模拟结果。

近岸海浪几种数值计算模型的比较

除了统计模型,目前可用于近岸海浪计算的主要模型基本上可以分为Boussinesq方程、缓坡方程、能量平衡方程三大类。本文在对这三类模型作简要介绍的基础上,对它们用于近岸波浪计算各自存在的优缺点作了较为详细的比较,然后综合这三类模型的优点,根据目前我们所掌握的一些先进的海浪计算方法,提出一种比较实用的计算模型。

黄海、东海夏季环流的数值模拟

基于ECOM -si,建立了一个垂向取σ坐标、水平取球面坐标的三维高分辨率湍流闭合的黄海、东海海洋环流数值模式 .考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力 ,应用该模式较成功地模拟出了夏季黄海、东海环流 (黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海冷水团环流和沿岸流 ) ,摸拟结果与以往实际观测和研究结果较为一致 。

预估修正法对河口海岸海洋模式稳定性的提高

河口海岸海洋模式时间差分为欧拉前差格式 ,在涡动粘滞系数较小的情况下 ,模式存在着弱不稳定性。为提高模式的稳定性 ,采用预估修正法对模式中科氏力项作半隐式处理。首先在理论上证明了模式稳定性的提高 ,随后设计一个高分辨率网格 ,考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力 ,把模式应用于冬季渤、黄、东海环流的数值模拟 ,数值试验也证明了模式稳定性的提高。改进后的河口海岸海洋模式较成功地模拟出了冬季渤、黄、东海环流 (黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海暖流和沿岸流 ) 。

卫星遥感资料在湛江港风暴潮漫滩计算中的应用

为解决风暴潮漫滩计算缺乏潮间带地形和漫滩资料的困难,提出了基于卫星遥感资料的风暴潮漫滩计算方法:选取不同潮位的高分辨率遥感图像,提取淹水线,将遥感淹水线近似作为等高程线估算潮间带地形,作各遥感淹水线对应时刻的漫滩数值模拟,订正估算的地形,得到潮间带地形资料;将遥感淹水线推算的潮间带地形用于风暴潮模式,作风暴潮漫滩计算,并将遥感淹水线作为漫滩资料,检验计算结果。利用该方法,采用卫星遥感资料作了9615号台风在湛江港风暴潮漫滩的计算和检验。结果表明,数值模拟的漫滩面积与遥感图像误差平均为11.5%,采用该方法进行风暴潮过程的漫滩计算具有实用价值。

一种新型的非对称台风海面气压场和风场模型

采用台风外围闭合特征等压线等要素,对圆对称的藤田气压模型进行改进,推导出不含有关参数的非对称台风海面气压场和考虑到径向梯度风的风场模型,并利用该模型对给湛江地区造成了严重风暴潮灾的几次台风过程的海面气压场和风场进行了模拟。结果表明,改进后的台风气压场和风场模型更方便准确。

感潮河段悬沙数学模型——以长江口为例

感潮河段的水流、泥沙运动有其独特的性质。本文针对其特点 ,水流的挟沙力由水动力因素、泥沙因素共同决定 ,以此建立非均匀悬沙的二维数学模式。模式用于模拟长江口感潮河段的悬沙含量的分布和变化 ,计算的结果与 1996年 9月实测资料拟合的较好 ,并在此基础上分析了感潮河段流速、含沙量与水流挟沙力的确定之间的关系。