台风对珠江口风暴增水的影响分析

珠江口沿岸风暴潮灾害频发,且受台风影响显著。本研究对珠江口赤湾站近30 a(1990—2019)的极端增水进行了分析。结果显示:近年来该区域年平均增水没有显著变化,但极端风暴增水(99.9%分位数)强度显著增强(1.62cm·a^(-1)),意味着极端风暴潮灾害强度不断变大;在这30a里,有20a的年最大增水发生于台风期间(占66.7%),2018年超强台风“山竹”引起的增水峰值达254cm,为近30a最大的风暴潮灾害事件;增水对台风的最大响应距离约为500~800km。在台风影响范围内,增水强度与台风强度呈近似的线性关系,与距台风中心距离则呈指数关系。分别利用台风强度的不同指标(台风中心最低气压、最大风速和最大风速半径),结合观测站距台风中心的距离,对增水进行拟合,发现风速与距离组合对风暴增水的刻画效果最好[S_(w)=3.23e_(–0.0036D)×(Γ_(w)–3.90)+4.48,R^(2)=0.78,RMSE=9.69cm]。这些研究结果可提升对珠江口风暴潮灾害的认识,为台风风暴潮模拟提供验证资料,并为风暴潮灾害风险评估与应对决策提供参考依据。

冬季南海上层环流动力机制的数值研究

通过利用一个分区性的正压 -斜压衔接模式来探讨冬季南海的上层环流特征及其动力机制 ,结果表明 :( 1)在南海北部 ,流态主要受黑潮的影响 ,除了东沙群岛西南的大陆架海域以及吕宋岛北部西岸附近各为一反气旋涡外 ,整个南海北部为一气旋式大环流所控制 .( 2 )在南海南部主要是风生环流 ,源自粤西沿岸的水体在东北季风的作用下顺南海西边界岸线向南流动 ,形成一支相当强的西边界流 ;同时 ,由于受北康暗沙以南的陆架坡底形效应和 β效应的作用 ,使得在南海南部出现以一个反气旋涡在南沙海槽处产生、发展并向西传播乃至衰减的约 5

夏季南海上层环流动力机制的数值研究

通过利用一个分区性的正压 -斜压衔接模式来探讨夏季南海的上层环流特征及其动力机制 ,结果表明 :夏季期间 ,由于风生环流的不稳定性促使在东沙群岛附近的气旋涡的强度及位置发生变化 ,并间接导致黑潮侵入南海北部的程度变化以及气旋涡南侧的反气旋式环流、西沙群岛西南侧的气旋涡的强度和范围出现波动现象 ;在南海南部的北向西边界流由于离岸的西南季风所驱动在中南半岛中部沿岸脱离岸线往东北方向的流动 ,导致沿岸的水体大量流失而在沿岸形成一支南向补偿流并在西沙群岛西南侧诱生一气旋涡 ,而上述的离岸西边界流则作顺时针方向流动 ,从而在南海南部形成反气旋式大环流 ;在南沙海槽附近出现的局地气旋涡和万安滩附近的气旋涡分别受β效应、底形效应的作用而形成 .

海洋环境观测技术研究进展

回顾了近年来海洋观测技术发展的基本情况和主要成果,同时指出了海洋观测技术的局限性,与数值模拟技术相结合的必要性,以及加强发展海啸、风暴潮和孤立内波等灾害性强海洋动力过程的监测技术和预警研究的迫切性。

春季南沙群岛海区环流结构的探讨

根据春季在南沙群岛海区2个航次的调查资料,利用P矢量方法对流场进行计算。结果表明,春季从加里曼丹岛至巴拉望岛以西附近海区的上层流场基本表现为反气旋性弯曲(涡),南沙群岛海区北部的深层水大体呈偏东向流动;2个航次得到的海区温、盐和流场的空间分布变化十分明显,这可能与调查期间风场的差异有关;2个航次的结果都表明春季巴拉巴克海峡水交换的流量都较小。

南海与邻近海洋的水通量交换

利用一个局地加密的全球海洋环流模式,给出位于细网格海域的南中国海与其邻近海洋之间水交换的年平均和月变化的定量结果。结果表明,南海与周围海洋交换的水通量受南海季风的影响较大,其中吕宋海峡的交换量最大,其次为南海南部边界的断面,再者依次为台湾海峡、民都洛海峡和巴拉巴克海峡。另外还对南海各个海峡的热通量、盐通量进行了估算。

珠江口水动力特征与缺氧现象的研究进展

珠江口受径流、潮流和南海近岸环流等综合影响,水动力条件复杂。潮汐性质为不规则半日潮,潮振幅由南向北逐渐增加,潮流以往复流为主,流向与岸线走向基本一致。锋面与潮动力和径流量有关。珠江口表层和底层的盐度锋呈与岸线平行的方向。冬季,锋区明显紧靠珠江口西侧的海岸线;而夏季表层受径流影响,使得锋区向外海迁移,而底层锋的位置则相对变化不大;且无论冬季还是夏季,底层锋都比表层更加显著。潮汐动力对咸潮入侵具有一定的影响。当径流动力不足时,潮汐动力占主导,因而咸潮强度会明显增强,咸潮上溯也可以影响河口锋面的强度与位置。此外,由于潮汐、风及上升流间歇性破坏层化,令溶解氧垂向对流及扩散的方向和强度随潮汐发生周期性变化,因此,珠江口的水动力特征显著地影响到珠江口底层缺氧现象。文章总结了前人对珠江口的水动力环境和缺氧现象的研究结果,并讨论了未来研究中值得关注的一些问题。

南海上层环流对季风转变的响应

通过利用一个分区性的正压、斜压衔接模式 ,重点考察了南海环流对于以不同方式变化的季风转变时的响应。结果表明 :( 1 )个别数值试验结果基本上反映了实测得到的南海流态 ;( 2 )对于不同方式变化的季风转变 ,在季风过渡时期的南海流场的调整有较大的差别 ,但在过渡之后最终的流场基本结构则是一致的 ;( 3)当冬季风向夏季风转变时 ,在南海南部经常会产生一些涡旋群 ,向夏季流场转化尚需较长的一段时间来调节 ;而当夏季风向冬季风转变时 。

孤立子内波对小直径圆柱形桩柱的作用力初探

孤立子内波在传播过程中所产生的突发性强流对海洋工程、石油钻井平台等会造成严重的破坏。本文引入了Morison的经验方法、模态分离法来估算孤立子内波对小直径圆柱形桩柱作用力。在计算中所保留的模态数目对所得的解有一定的影响 ;所得的解的精度还取决于观测资料的数量 ;

南海北部孤立子内波的研究进展

孤立子内波是由内潮在特殊地形条件下所激发的存在于密度跃层中的大振幅波动。而在其传播过程中产生的扰动可导致海面海水强烈辐聚和突发性的强流 (波致流 ) ,对海洋工程、石油钻井平台和海底石油管道会造成严重的威胁。介绍了国际上研究海洋中孤立子内波的动态 ;描述了南海北部存在的孤立子内波现象 ,讨论了目前南海孤立子内波研究中存在的一些问题 ,进而提出了今后开展进一步研究的思路。

南海北部孤立子内波生成条件的初步数值研究

1 南海北部孤立子内波简介 南海北部是一个孤立子内波活动频繁的海域,早在20世纪70年代,Fett等就从卫星图片中发现在东沙群岛附近存在着孤立子内波;近年来,在该海域又多次观测到孤立子内波的活动(图1);在1998年5～6月期间,中国科学院南海海洋研究所的“实验三号”科学考察船执行“南海季风实验”计划在南海北部东沙群岛以南进行定点观测时。

南海环流的一个两层模式

本文用一个两层模式，对黑潮在南海海盆中诱导出现的环流现象进行机制性的模拟。文章表明南海环流的主要特征表现为在东沙群岛附近存在约２８０ｄ的周期性的气旋涡系统的盛衰现象，进一步证实了南海北部陆坡外的西（西南）向海流实际上是气旋涡南侧的循环海水再向北流动的再循环水，并指出该海流具有很强的斜压性；文章还指出，在一定的条件下，黑潮入流有可能向西侵入南海北部，从而形成反气旋式的套状流结构。

外源输入对大亚湾大鹏澳浮游生物影响的模拟研究

本文通过建立一个简单的浮游植物、浮游动物和营养盐动力学数值模型,根据大亚湾大鹏澳秋季一个月的连续观测资料,利用线性回归分析法来求得上述动力学数值模型的一些主要参数,结果表明,降雨及陆源输入是导致该海区营养盐增加的一个重要因子;根据上述参数进行的数值模拟结果与实测结果基本吻合,同时也表明,降雨及陆源输入对该海区浮游植物和浮游动物的分布规律影响较大。

三维斜压陆架海模式的应用: 南海上混合层的季节变化

从一个三维斜压陆架海模式的数值模拟结果来揭示南海上混合层的季节变化规律，结果表明：（１）在南海北部上混合层的厚度（即混合层的下界深度）具有明显的季节性变化，与在南海南部上混合层的变化明显不同，前者的混合强度的变化幅度远比后者的要大得多．（２）在中南半岛中部东岸外海的西边界区域内，由于经常受冷涡控制，下层冷水涌升，上层水体层化显著，使得该海区垂直混合减弱．（３）在一些气旋（反气旋）涡的边缘，混合层厚度等值线分布密集，且水平梯度较大．（４）南海上混合层的厚度分布特征与上层环流的分布格局之间存在着较好的地转调整关系．

底地形变化对内潮产生影响的数值研究

本文结合南沙群岛海域出现内潮的水文背景 ,建立了一个两层数值模式 ,并通过数值试验来探讨由正压潮波作用下的内潮产生机制。结果表明 :底形效应是促使内潮产生的重要因子 ;内潮主要在大陆坡产生 ,然后分别沿着大陆架和深海平原两个方向传播 ;内潮斜压流速的量级可与正压流速的相比拟。

南海冬、夏季环流的三维数值模拟

本文利用一个斜压三维陆架海模式──HAMSOM模式对12月份和8月份的南海环流进行数值模拟，结果为：对上层流场，在12月份，在西沙群岛－中沙群岛海区间呈现一个气旋式环流，在越南中部东岸存在一支南向西边界流，在金兰湾的远海为一局地反气旋涡，在南海南部，主要表现为万安滩的气旋式大弯曲（气旋涡）及在北康暗沙北侧的反气旋涡；在8月份，在东沙群岛－中沙群岛－吕宋岛西侧海域间存在一大尺度的气旋涡，在南海西部主要表现为以西沙群岛南部的气旋涡与金兰湾－礼乐滩间的反气旋式大环流相对峙的局面，同时在万安滩东侧有－气旋涡．由于斜压效应、底形效应的作用，使冬、夏季的南海南部中层流场几乎与上层流场相反．

内波频散关系的一种数值解法

基于Ｆｌｉｇｅｌ等（１９７５）采用的Ｔｈｏｍｐｓｏｎ－Ｈａｓｋｅｌｌ算法（Ｈａｓｋｅｌｌ，１９５１），在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似的条件下求解线性内波方程，以研究内波的频散关系及其各种模态的垂直速度振幅随深度分布的特征。本文以南海（１３°３０′Ｎ，１１８°３０′Ｅ）、（９°３０′Ｎ，１１１°３０′Ｅ）两个测站夏季和冬季的内波特征的计算为例，分别用Ｆｌｉｇｅｌ等原先的方法（引入Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）和本文改进的方法（取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）进行了计算；结果表明：对于垂直波数较小的内波，在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似情况下，其计算精度可获得明显的提高。

内潮动力机制的数值研究

结合南沙群岛海域出现的内潮现象 ,利用一个两层数值模式 ,通过数值试验来探讨潮汐性质、水体的层结程度、跃层所在的深度、风应力等因子对陆架坡折处内潮特性的影响 ,结果表明 :内潮的波动周期只与海区的潮汐性质有关 ;风应力、非线性效应以及正压潮源地的深度等都可改变内潮的波动振幅 ;

大涡模拟及其在海洋湍流数值模拟中的应用

本文概述了大涡模拟的定义及特征,介绍了大涡模拟的几种常用方法以及它在海洋湍流场数值模拟中的应用,并指出了一些尚待改进的问题.

南沙暖水形成的动力和热动力过程的初步数值研究

利用一个简化的上混合层垂直积分模式,对南海南部"南沙暖水"形成的动力和热动力过程进行数值研究。结果表明:(1)在春季,南沙暖水的形成主要来自海面净热通量的贡献,而通过热平流、苏禄海或巽它陆架以南的暖水进入的贡献甚小;(2)在冬季,南沙群岛海区流场强度增大,热平流项的贡献大于或等于海面净热通量的贡献,海温的降低幅度也较其他深海区的要大。但由于该海区在此前的季节中初始温度场较高,因而使得该海区的海温仍保持较高的水平;(3)南沙暖水的形成和维持高温的机制是随着季节的变化而变化的。