宁德海域风暴潮数值模拟研究

基于FVCOM数值模式,建立了适用于宁德海域的三维风暴潮数值模型,其中台风气压场采用高桥公式和藤田公式嵌套的方法,台风风场则通过台风梯度风风场和移行风场两个矢量场叠加,并考虑台风移行产生的风场以及梯度风到海面风的订正。通过0713和0716号超强台风过程的数值模拟验证,此模型能够较好地模拟出宁德海域的天文潮、台风过程的风、气压以及风暴潮增水。

热带西太平洋潜流模拟:(Ⅱ)潜流结构与输运及其季节变化

通过分析积分30a的准全球HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model)模式结果,研究了热带西太平洋潜流结构与输运及其季节变化。在年平均状态下,新几内亚沿岸潜流流核位于约175m、2.8°S附近,最大流速超过45cm/s,约110km宽;棉兰老潜流流核位于离岸处,约400～800m深度、127.5°～128.5°E范围,最大速度超过3cm/s。在季节时间尺度上,新几内亚沿岸潜流流核位置比较稳定,海流强度与体积输运表现出夏秋季强、冬春季弱的季节变化特征;棉兰老潜流流核位置、流速强度都具有较大的时空变化特征,棉兰老潜流的体积输运约2.5～11.5Sv,其季节变化规律不够明显,2～7月份,体积输运较弱,8～1月份,体积输运较强。

热带西太平洋潜流模拟:(Ⅰ)模式配置与模拟结果验证

利用高分辨率准全球海洋模式HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model),采用局部加密网格的方法,模式积分30年,模拟了热带西太平洋环流的年平均状态和季节变化。通过与实测的海表面高度、测流资料、温盐资料等对比分析,验证了模拟结果的有效性,认为模式结果可以用于研究热带西太平洋潜流及其季节变化。

提取分潮调和常数的新方法——正交方法

给出了提取潮汐调和常数的一种新方法———正交方法 ,并应用 1992～ 1997年的TOPEX/POSEIDON卫星高度计遥感资料 ,提取中国海M2 分潮调和常数。同时 ,利用最小二乘法来提取中国海M2 分潮调和常数 ,两种方法结果比较 :渤海、黄海、东海海域M2分潮振幅、迟角的均方差分别是 3 .3cm ,3 .6° ;南中国海海域M2 分潮振幅、迟角均方差分别是 1.1cm ,1.7° ,结果表明正交方法是一种可信的具有实用性的方法。

南海西北部正压潮的数值模拟

利用1/30°分辨率三维POM(Princeton Ocean Model)模式,以M2、S2、K1、O14大分潮作为潮汐边界条件,模拟南海西北部(105.5-115°E,16-23°N)海域正压潮,分析琼州海峡及其附近区域正压潮能通量分布特征。结果表明,研究海域内M2分潮和全日潮都是顺时针传入北部湾,然后自西向东通过琼州海峡,直至琼州海峡东口;计算所得穿过琼州海峡中部(110°E断面)能通量为M2,0.2GW或m1,0.47GW;穿过北部湾湾口(18.5°N断面)能通量为M2,1.0GW或m1,2.5GW;海南岛西部和琼州海峡处潮能耗散最强。

兴化湾及周边海域潮流动力特征与数值模拟研究

基于2011年兴化湾及周边海域的流速、流向的观测资料,应用短期资料的潮流准调和分析方法,对海流周日连续观测数据进行分析,探讨海域潮流特征。最后,针对兴化湾岸线复杂、岛屿众多的特点,基于FVCOM数值模式,采用非结构三角形网格,建立兴化湾及周边海域潮流动力数值模型,经实测站潮汐、潮流数据对模拟结果验证,模型能够较好的刻画各测站潮汐、潮流过程特点,反映研究海域流场特征规律,可为该海域海洋环境保护和海洋开发利用提供科学论证依据。

舰艇编队CEC系统对抗策略研究

协同作战能力CEC系统是网络中心战的重要组成部分,该系统的运用极大地提高了美舰艇编队的防空作战能力。论文简述了CEC系统的基本概念,对相控阵天线技术等CEC系统关键技术进行了介绍,重点分析了多方位饱和干扰等CEC系统对抗策略。

罗源湾海洋倾倒区抛泥过程含沙量增量数值模拟

罗源湾及周边海域港口、航道开发利用工程产生大量的疏浚物,为准确掌握罗源湾临时性海洋倾倒区抛泥过程中泥沙运动规律和含沙量增量分布,预测并有效控制倾倒泥沙对倾倒区周边海域环境影响,基于FVCOM数值模式和有限差分理论,建立倾倒区二维潮流动力和悬浮泥沙输移扩散数学模型,分析计算海域潮流动力特征和悬浮泥沙输移扩散情况.经过监测数据率定验证,模型计算结果与实测潮位、潮流过程曲线吻合较好,含沙量曲线与实测值比较接近.利用建立的模型预测倾倒区疏浚泥倾倒过程中含沙量增量及影响范围,倾倒区含沙量本底值为22～58 mg/dm3,单次抛泥7 300 m3时,含沙量增量10 mg/dm3（超一、二类水质标准）,扩散距离小于3.5 km,抛泥1 h后含沙量增量基本降至10 mg/dm3以下,6 h后含沙量增量降至1 mg/dm3以下；连续120 d随机点抛放时,含沙量增量100 mg/dm3（超三类水质标准）的包络面积为1.40 km2,主要分布在倾倒区附近0.74 km范围内,含沙量增量10 mg/dm3的包络面积为9.27 km2,最大扩散距离为3.25 km.最后,结合模型预测结果和海域功能区划要求,建议倾倒施工单位选择落潮时段进行倾倒作业,保证在空间和时间方面均匀倾倒,尽量避免或减少对附近的三都澳大黄鱼繁育保护区产生影响.

2005年高罗海水浴场现状分析与评价

2005年5—10月福建省霞浦县对高罗海水浴场进行监测,对该浴场的水文要素(包括海水温度和浪高)、气象要素(包括气温、能见度和风速)和水质状况(包括粪大肠菌群、溶解氧、水色和漂浮物)以及健康指数值进行综合评价。结果表明,此浴场环境状况较好,基本达到较适宜或适宜的游泳标准,并且7—9月是最适合游泳的时段。

基于现场实验结果对倾倒泥沙扩散数值模型参数率定研究

倾倒区倾倒过程泥沙输运扩散数值模型理论较为成熟,但模型的一些相关参数给定范围较大,且一般由实验室静水或河口淡水实验获取,用于海洋倾倒区的泥沙模型有一定的局限性,使得模型预测结果波动范围也很大,具有较强的不确定性,模型参数亟需物理实验数据的率定和验证。2011-2014年在沙埕港临时性海洋倾倒区开展了3次倾倒物海洋倾倒实验,对现场实验结果数据分析论证后,建立倾倒过程二维泥沙输运扩散数值模型,用实验数据对模型中一些主要参数进行计算和率定。计算率定结果表明:沙埕港倾倒区倾倒过程初期疏浚泥絮团沉降速度可达3.0 cm/s,细沙颗粒充分混合后沉降速度减小,一般小于0.5 mm/s;悬沙紊动扩散系数Dx、Dy取45 m^2/s时计算悬浮物浓度增量曲线与实测结果吻合效果最佳,建议调试值域为30~50 m^2/s。模型参数率定后计算结果的客观性和准确性进一步提高,可为海洋倾倒区选划泥沙扩散模型参数的选取提供一定参考。

哈马黑拉涡旋的季节变异研究

利用1992年1月～2006年11月期间的ECC02海洋同化数据资料，研究了海洋上层50m平均的哈马黑拉涡旋的季节变异特征。结果表明，哈马黑拉涡旋在5月开始出现，7月达到最强，3月和4月消失，这主要取决于新几内亚沿岸流的季节变化。新几内亚沿岸流4-11月为西北向，从12月到次年的2月为东南向。随着西北向新几内亚沿岸流的增强，哈马黑拉涡旋开始出现并增强。而随着西北向新几内亚沿岸流的减弱和反向，哈马黑拉涡旋减弱并消失。同时棉兰老海流在夏季的增强也有利于哈马黑拉涡旋增强。旨在研究哈马黑拉涡旋的季节变异特征及其影响因子，为进一步探讨其垂向结构、年际变异等时空变化特征和该区域的环流特征提供研究基础。

对北赤道流分叉纬度变化规律的研究分析

关于北赤道流分叉研究的两类方法,即水文实测数据分析和数值模拟,其本身都因存在突出的问题而引起估算结果的偏差,致使相互结果差别很大。所以,如何找到一种高时空分辨率的数据或提出一个比较符合物理实际并得到实测数据验证的数值模式是研究赤道流分叉的关键。本文将利用从1992年10月到2004年12月高时空分辨率(时间分辨率:7 d;空间分辨率:1/3°×1/3°)的卫星高度计数据,对北赤道流在表层的分叉进行研究,包括确定分叉点,求得其季节和年际变化的规律。

2009年1月一次寒潮过程对东海区影响分析

通过对2009年1月22～24日这次寒潮过程天气形势的分析,结合东海区部分代表性海洋站海洋气象、水文要素监测数据,就此次寒潮在东海区内自北向南影响时间、影响强度的变化进行了初步分析;探讨了冷空气强度及其在东海区近海影响尺度等相关问题。

基于窗函数的相控阵天线技术研究

对相控阵天线的基本原理、天线阵的加权方式及窗函数的概念进行了研究。利用MATLAB软件对相控阵天线方向图进行了仿真,重点通过窗函数仿真了相控阵天线的波束方向图,直观地显示出加权对于相控阵天线波束形成的影响。

由数据同化产品导出南海海表面高度的变化

根据47年月平均的海表面高度序列(SODA-Simple Ocean Data Assimilation数据同化产品),运用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function-EOF)的方法,分析了南海海面高度的季节与年际变化。在季节变化尺度上,第一模态体现了对南海上层环流季节变化的传统认识,占有绝对比重(84%);第二模态解析了14%的方差,越南中部沿岸约11°～12°N向东的急流和上升流出现在该模态中。经13个月滑动平均过滤年变化信号后,南海海表面高度变化的前2个模态都表明与ENSO关系密切。年际变化的第一模态说明,厄尔尼诺年整个海面高度出现负异常,特别是南海暖池附近区域。研究结果似乎表明广东沿岸附近海面变化也与ENSO有关。

近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化

为了研究近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化,本文利用海洋客观分析数据MOAA GPV（Grid Point Value of the Monthly Objective Analysis）以及P-vector方法计算了北太平洋绝对地转流,探讨了2001~2013年期间厄尔尼诺与北赤道流输运之间的关系。在此期间发生的4次厄尔尼诺事件中,北赤道流输运在2002~2003、2006~2007、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期都出现了明显的增强,但是在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期并没有明显的增强。进一步分析发现,在2002~2003年、2006~2007年、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期,10°N以南的热带西北太平洋区域出现了负的海面高度异常和气旋式环流异常,这主要是由热带环流区域出现的西风异常和正的Ekman抽吸通过Rossby波西传到热带西太平洋区域所致;但是在2004~2005年厄尔尼诺成熟期,海面温度异常的分布明显不同,西风异常和正的Ekman抽吸异常明显北移,导致负的海面高度异常和气旋式环流异常出现在了10°N以北的西北太平洋区域,使得北赤道流输运在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期没有明显的增强。

太平洋赤道潜流起源的模式研究

基于一个高分辨率准全球海洋模式HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model),研究了热带西太平洋海域赤道潜流的起源。结果表明:赤道潜流在大约130°E处开始,流核位于225 m、2°N附近,最大流速超过15 cm/s,体积输运约1.6×106 m3/s,其水源来自棉兰老海流;在东部140°E断面,赤道潜流的北部主要是由棉兰老海流提供(9.7×106 m3/s),其南部主要是来自新几内亚沿岸潜流(9.1×106 m3/s)。

北礵岛附近海域夏季海浪波高-周期分布特征

利用2016年夏季(6—8月)北礵岛附近海域的实测波浪数据,统计分析该海域海浪的波高特征值,探讨各特征波高与平均波高及有效波高之间的关系,找出较适用于该海域的波高分布、周期分布以及波高和周期的联合分布。结果表明:该海域有效波高的平均值为0.73 m,最大值为2.96 m,平均周期的平均值为4.50 s;各特征波高与平均波高及有效波高的比值普遍小于Rayleigh分布理论值;采用双参数Weibull分布,利用最小二乘法拟合出的波高分布和周期分布较适用于该海域。根据实测波高和周期联合分布结果,与已有的波高和周期理论分布进行对比,发现Longuet-Higgins改进分布和孙孚分布较适用于该海域的波高和周期联合分布特征。

副热带南北太平洋经向模与ENSO的关系

本文利用Hadley中心的海表面温度、海洋再分析资料ORAS4(Ocean Reanalysis System 4)的海表面高度、NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的海气界面风场及热通量等数据,分析了1948-2018年期间副热带南、北太平洋经向模(South Pacific meridional mode,SPMM、North Pacific meridional mode,NPMM)的基本特征及其与厄尔尼诺-南方涛动(El Niño and Southern Oscillation,ENSO)的关系。结果显示,两个副热带太平洋经向模对应的海表面温度异常都呈现南北反位相的偶极子结构,并与ENSO关系密切:当Niño3.4滞后北太平洋经向模10个月时,二者达到最大正相关;Niño3.4滞后南太平洋经向模6个月时,二者达到最大正相关。换句话说,在副热带太平洋发生北太平洋经向模正位相事件(北太平洋东南暖,西北冷)1 a后或者南太平洋经向模正位相事件(南太平洋东北暖,西南冷)半年后,热带太平洋可能会发生厄尔尼诺事件。据此,利用二元线性回归方法建立了基于南太平洋经向模和北太平洋经向模预测ENSO的统计模型,得到拟合的Niño3.4和观测的Niño3.4之间的相关系数达0.57,预测效果良好。