基于FVCOM的夏季珠江冲淡水年际变化特征

珠江冲淡水对南海北部的物理、化学以及生物特性具有十分重要的意义。本文以1993至2012年连续20年的FVCOM(The Finite Volume Community Ocean Model)模型后报模拟数据为基础,将海表盐度32等值线与岸线所围面积定义为珠江冲淡水的扩展范围,对珠江冲淡水在夏季(6月、7月和8月)的年际变化特征进行研究,并分析了南海季风和珠江径流量等因素对珠江冲淡水的影响。在西南风和较大的珠江径流量的作用下,夏季是珠江冲淡水同时向粤西和粤东两侧扩展的唯一季节,冲淡水扩展范围最大,且夏季珠江冲淡水的扩展形态和扩展面积具有明显的年际变化特征,1994年的东风异常极大增强了冲淡水的西向扩展。通过对2008年台风“风神”的分析,发现热带气旋引起的表层对流和垂向混合对珠江冲淡水具有明显的作用,但是由于其持续时间较短,对年际变化的影响并不显著。1998年夏季的强厄尔尼诺事件导致6月、7月和8月均出现了西南风异常,强西南风阻碍了冲淡水的西向扩展,促进了区域的上升流和表层流。

填海工程水生生物量损失计算方法的探讨

将生物量损失的计算结合到水质模拟中,分类(鱼类、浮游生物、底栖生物)量化悬浮物与水生生物死亡率的关系,构建出一套计算填海工程造成水生生物量损失的方法。应用在广州港南沙港区二期工程后方仓储用地陆域形成工程的计算。结果表明,该方法综合考虑了生物类别、生物量空间分布、悬浮物源强和悬浮物运动等因素,与传统计算方法相比,其结果在总量上是相近的,但能更有效并直观地反映出工程对水生生态影响的种类分成和空间分布情况。

三亚近岸海浪观测特征及其对台风过程的响应

在南海三亚湾南部部署了长期监测站位,于2020年4—10月、2021年12月—2022年2月等时段开展了覆盖4个季节的海浪观测。在观测数据的基础上,对该海域波浪要素的基本统计规律及其对台风过程的响应特征开展了系统的分析。结果显示,观测站位处的海浪受风场、地形、岸线和潮流动力等局地因素影响明显,呈现近岸浪特征。由于受到水下地形的削弱和岸线边界的诱导,站位处波浪长期维持向北传播,波高和波周期均相对较小,其中有效波高和平均周期在大部分时间内分别低于1m和4s。由于受到潮流和海陆风等动力因素的影响,波高呈现强烈的日变化特征,在与流向相反(相同)时,波高和波陡均明显上升(下降);在同向较强风速的作用下,波高和波陡亦明显上升。站位波浪要素对台风过程有着显著的响应,在潮流的协同作用下,波高显著上升。当台风过程离站位较近时,波浪能量的频率分布向低频段加强的同时,也向高频段扩展,且方向分布发生明显改变;如果路径离站位距离较远,则波浪能量主要通过涌浪的形式传至站位,能量分布主要向低频扩展而方向分布基本不变。

近似拟合法确定离散系数的适用性和选点策略

通过随机数学试验的设计和运行,对近似拟合法的适用范围和选点策略进行探讨。试验结果表明:取C*(质量浓度与时间的乘积)最大的点作为t2,并取两边最接近的2点(最好等距)为t1和t3是一种较好的取点策略;计算出DL,tmax,u后,利用S值(顶端曲率相反数的自然对数),dt(t1,t2,t3时差)和t2′(t2与tmax时差)进行检验,可以判断计算结果的可靠性。

人工神经网络在岛屿近岸海浪模拟中的应用

以三亚东锣岛近岸海域为研究案例,基于9个月现场观测数据,利用人工神经网络模型对区域海浪模式WAVEWATCHⅢ(WW3)的有效波高结果进行了修正.结果显示:受空间分辨率的限制,WW3模式难以有效地刻画岛屿岸线和地形对波浪的影响,导致有效波高的模拟结果与现场观测存在较大差距;而使用该文建立的人工神经网络模型则能有效地修正有效波高的模拟结果,使其与观测值的均方根误差和平均绝对误差明显下降.进一步分析计算显示,当人工神经网络模型应用于岛屿近岸波浪要素的模拟修正时,有必要将平均波向作为输入变量,使不同来向的波浪传至岛屿近岸所经历过程的差异性得以体现.该方法及相关结果对岛屿近岸长时间序列波浪要素信息的模拟和预报具有工程应用价值.

南海岛礁周边海域表面叶绿素浓度的时空特征

南海海域内岛礁众多,渔业资源丰富,而目前针对岛礁周边海区生态要素开展的研究仍较少。本文利用近20年多卫星融合水色遥感数据,分析了南海38个主要岛礁周边区域海面叶绿素浓度的空间分布、季节变化和年际变化特征。结果表明,岛礁周边普遍存在叶绿素浓度高值区,其浓度约在离岛礁5个等效半径外降至海区背景水平。岛礁周边海域的叶绿素(相对于背景值的)浓度异常受海区背景值影响,两者在南海的空间分布格局与背景值基本一致:在平均温度较低、季风强度较大的东沙、西沙海区,叶绿素浓度异常高于温度较高、季风强度相对较弱的中沙、南沙海区。叶绿素浓度呈现出明显的季节变化和年际变化特征,一般在冬季风期间升高,而在夏季风爆发前降至最低;在El Ni?o次年随海温升高和季风减弱而下降,在La Ni?a次年则相反。岛礁周边的叶绿素浓度异常受到温度变化的影响,随着近年来海温变化幅度加大,其年均水平呈显著下降趋势(P=5.05×10^-5)。这些结果可为我国岛礁区域渔业资源的开发和管理提供信息支持。

风能输入参数对珠江口波浪模拟的影响

珠江口是粤港澳大湾区的核心区域,台风、风暴潮和巨浪等海洋灾害频发,对沿岸人民的生命财产安全构成严重威胁。准确的高分辨率波浪模拟/预报对区域经济建设和防灾减灾具有重要意义。波浪预报/模拟的质量很大程度上取决于风能输入的误差。本研究基于WAVEWATCH III(WW3)的南海-珠江口双重嵌套精细化海浪模式,探讨不同的风场产品与风能输入参数方案组合对珠江口波浪动力过程模拟的影响,确定最优的风场和参数方案组合。ERA5风场更适合珠江口海域的风浪模拟,其模式结果略优于采用CFSR风场的模式结果。ERA5风场+T500方案的组合对珠江口波高变化过程的模拟效果最好,ERA5风场+T471方案的组合次之,ERA5风场+ST6方案再次之。CFSR风场与T471f参数方案最为适配,其结果稍差于ERA5风场+ST6参数方案。T500方案调整高风速下的风能输入和涌浪对风能输入的反馈作用,并考虑水深引起的波浪破碎效应,更适合水深限制的珠江口浅水区域。另外,WW3模式开关ST4的参数方案的表现优于开关ST6的参数方案。

近海海洋边界层大气污染综合立体探测技术研究进展

近海海洋大气边界层是陆海气相互作用的特殊区域,发展近海海洋边界层大气污染立体探测技术、获取海洋大气边界层内主要污染成分及关键气象参数的高精度垂直探测信息,对于提高陆地、海洋和大气中的污染来源、化学机制和传输过程认识、提高沿海地区大气环境与气象预报的准确性具有重要意义。针对近海海洋边界层大气污染综合立体探测技术,总结了近年来在国家重点研发计划支持下我国在近海海洋大气探测设备研发、关键技术发展和近海大气污染形成机制研究等方面的进展。当前我国已发展了包括海洋大气廓线激光雷达、湍流交换测量、海气通量观测、海洋气溶胶探测设备等一系列近海海洋边界层探测技术,解决了沿海海洋地区恶劣环境条件造成的技术瓶颈,并基于这些探测设备与技术开展了大量近海海洋大气污染研究。技术与设备的发展完善了我国近海海洋地区边界层大气污染立体监测技术体系与能力,对我国东部沿海区域大气污染防治有积极支撑作用。

南海海洋环境实时分析与预报关键技术研发及应用

南海是连接太平洋与印度洋的国际航运要道。准确、及时地掌控南海海洋环境信息对我国在南海海域的防灾减灾、资源开发、海上航运、工程建设与海洋监管等均具有重要的价值。长期以来,由于海洋观测能力不足,加之南海海洋动力环境的复杂多样,我国对南海海洋环境的实时分析与预报工作一直与国外存在较大差距,无法满足我国经略南海、建设海洋强国所面临海洋环境精准保障的迫切需求。