2000年秋季东沙冷涡的三维结构及其演化过程

根据AVISO(Archiving Validation and Interpolation of Satellite Oceanographic Data)高度计资料,用区域海洋模式(ROMS)再现和分析了2000年9月4日—10月11日生命周期为36天的一个东沙冷涡过程。该冷涡的平均半径为77km,移动路程为487km。模式结果表明,该冷涡的平均移动速度为15cm.s 1,冷涡的移动方向几乎沿着1000—2000m陆坡等深线,除了地形的影响外,东北季风也对该冷涡移动方向的转换有作用。冷涡的形变与效应有密切的关系,趋势是导致其形状为长轴位于东北-西南方向的椭圆。其次,对该冷涡的半径、涡度、能量密度、形变和散度等进行时间序列计算分析,得到其平均涡度为3.997×10 6s 1,平均能量密度为2.42×10 2cm2.s 2.km 2,涡度与半径具有近似正相关关系,而平均能量密度与半径呈负相关关系;平均的剪切形变、拉伸形变和散度的平均值分别为1.801×10 6s 1、4.612×10 7s 1、3.269×10 8s 1。数值结果表明,在这次东沙冷涡过程中,整个生命周期共出现过两种不同的三维结构,在生成阶段涡旋形状为表层和底部小、中间大的腰鼓状;成熟期为表层大、底部小的碗状;消亡阶段只能在表层看到信号。该东沙冷涡的深度在不同的生存阶段也不同,大部分时刻小于50m水深,但最深可达到水深450m处。最后,文中给出了速度、温度和盐度的垂向分布情况。其中,东沙冷涡的切向速度在40—50cm.s 1间,高值区位于水深小于100m处,在100—200m速度递减率较大;温度分布具有一个位于60—100m水深处的低温拱起结构,该冷涡造成了10—20m左右的等温线抬升;高盐核心的拱起结构比低温拱起结构更深,大致位于100—150m,高盐核心区盐度≥34.6‰。

台湾岛西南部一个暖涡的跨海盆粒子输运

台湾岛西南部是暖涡产生的源地之一,以往的研究集中于讨论暖涡本身的运动特征和规律,如暖涡的半径、产生位置、寿命、移动路径等,暖涡生成机制也引发了深入的研究和探讨,但关于该地区暖涡导致的物质输运,仅有少量的观测且结果较为离散。文章通过AVISO(Archiving Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic Data)卫星高度计的地转流场、海表高度异常数据以及区域海洋环流模式(ROMS)结果,得到一个暖涡从2003年秋季至2004年春季的生消过程,并在涡旋内10m、50m、100m层各放入10000个示踪粒子,追踪它们的运动轨迹,从而讨论暖涡的跨海盆粒子输运特征。该暖涡的寿命为121d,平均半径50.4km,移动路程1437.5km,平均移动速度13.5cm·s^(-1)。研究表明,该暖涡具有较好的物质保守性,可以将大部分的粒子裹挟在涡旋内部并携带着沿1000~2000m等深线向西南方向运动,在该暖涡的消亡阶段,由于地形的阻隔以及与流的相互作用,涡的不稳定性和形变增加,大量的粒子被甩出涡旋,最后仅有18.6%~35.6%粒子随暖涡运动至海南岛南部。尽管这个比例并不大,但涡致输运的积累作用不容小觑。示踪粒子的数目与位涡具有较好的相关性,相关系数为0.63,暖涡内的物质被位涡线裹挟着前行。示踪粒子在暖涡内呈螺旋状下沉,大部分粒子在释放后的5d内基本在起始的深度上下浮沉,仅有3.9%的粒子沉降至15m以下。在10m、50m和100m层释放的粒子平均深度最大值分别为48.7m、88.7m和130.6m。

海洋涡旋自动探测几何方法、涡旋数据库及其应用

近10a来,海洋涡旋的自动探测和分析研究成为物理海洋学研究的前沿热点之一。本研究介绍了作者及其合作者最近几年发展的一系列基于海表面高度异常(Sea Surface Height Anomaly,SSHA)、海表温度(Sea Surface Temperature,SST)的欧拉型以及基于全球漂流浮标数据的拉格朗日型的涡旋自动探测几何方法、从欧拉型涡旋探测方法中发展出来的三维涡旋的自动探测方法和利用上述方法探测得到的结果建立的涡旋数据库。此外,本研究还介绍了涡旋数据库的应用,主要包括:分析黑潮延续体以及南加州湾的涡旋统计特征;以黑潮延伸区冷、暖两个中尺度涡旋为例,采用动态合成、带通滤波等方法,研究中纬度地区中尺度海洋涡旋对大气的强迫特征;在黑潮延续体采用合成分析方法得到了合成气旋和反气旋的三维结构并对涡旋调制下混合层深度进行探究;对涡旋诱导的输运、涡旋诱导的叶绿素变化进行的研究以及对阿拉伯海大涡进行的研究等。

BOPPPS模型在有机化学实验教学中的实践

为了改革有机化学实验教学,促进师生在课前课后的互动,结合BOPPPS教学模型内涵,以乙酰水杨酸制备实验为例设计教学,把手机应用到教学环节当中,充分促进学生主动参与学习。教学效果反馈显示BOPPPS模型对提升教学效果有明显帮助,为实践类课程教学改革提供参考与借鉴。

东海黑潮温度锋的三维结构特征分析

结合卫星遥感海表温度、三维再分析温度资料和数值模拟结果,研究了东海黑潮温度锋从海表到底层的三维结构特征。结果表明:东海黑潮海表温度锋在冬季和春季较强,秋季次之,夏季消失。多年平均的东海黑潮海表温度锋区范围主要在70~700 m水深区域,温度锋的中心线与黑潮的流轴大致平行,在济州岛以南的黑潮中段区域有北上的分支。受台湾暖流、黑潮及其分支的共同影响,在200 m以浅区域,东海黑潮温度锋在冬季和春季从海表到海底常年存在,夏季和秋季主要出现在水深50 m以下水层。东海黑潮和底层陆架水形成显著的温度锋,位置在顺着黑潮流向的左侧及下方深度为100~700 m的陆架区域,该区域的温度锋强度比同一位置的海表温度锋的强度大。受黑潮的路径、流幅宽度、深度和速度大小的影响,东海黑潮温度锋在陆架区域的影响深度兼具区域性差异和季节性差异,一般比黑潮流速0.2 m/s的到达深度深200 m左右,甚至可以影响到水深1000 m左右。

研究生精品课程“海洋数值模拟”建设与探索

海洋数值模拟是物理海洋学研究的重要手段,在海洋科学的学科发展和国家海洋环境安全保障中起着重要的作用。以培养具有海洋数值模拟能力、物理海洋学专业海洋动力学方向的研究生为目标,对“海洋数值模拟”课程的教学内容和教学方式进行建设和探索。课程设计综合考虑了学科方向、培养目标和要求、课程的性质和特点,以及学生不同的专业背景,通过由易到难、由浅入深的方式,将课程内容和上机实践相结合,提升学生的理论水平和实践操作能力,从而提高课程的教学效果。