基于数值模拟的琼州海峡东口推移质输运量估算

琼州海峡东口沉积作用主要受东西向往复流的控制,并呈现涨潮东流、落潮东流、涨潮西流和落潮西流4种形式,独特的沉积动力特征使得海峡东口分布大量潮流沙脊。沉积动力研究对于该区域海砂的开发和海底稳定性评估具有重要意义。海峡东口沉积作用的数值模拟计算表明:在中央水道、海峡北岸和浅滩区,潮流流速相对较大,其垂向平均流速可达0.7~1.0 m/s,其他区域流速为0.3~0.5 m/s;东向流流速较西向流大,但在海峡北岸,粤西沿岸流的存在使得西向流显著大于东向流,该特征在大潮期间尤为明显,小潮期间的流速普遍小于大潮时段,一般大潮流速是小潮的1.5~2.0倍。底质类型显示,研究区以砂砾质沉积为主,主要分布在中央水道、浅滩区和海峡北岸海域,全区平均粒径均值Φ为2.67,总体分选较差。研究区临界起动流速范围为0.12~0.79 m/s,在中央水道至西南浅滩一带临界起动流速在0.6 m/s以上,砂质沉积区起动流速多为0.35~0.45 m/s,而东部陆架的泥质沉积区起动流速基本小于0.22 m/s。Bagnold输运率计算模型结果显示:海峡北岸的输运率最大,其次为中央水道和浅滩区;其分布大小与潮流沙脊的位置和走向具有较好的一致性,潮周期内的净输运趋势在海峡北岸为西向,其他区域多为东向;大小潮的净输运量相差一个数量级,剖面计算得出一个月内通过琼州海峡东口的推移质净通量可达108 kg量级且总体方向为东向。

河口海岸区悬沙输运量的声学多谱勒流速剖面(ADCP)观测技术的初步研究

基于ADCP的观测原理,推导出ADCP声学信息与水体中悬沙浓度的关系,从而提出用走航式ADCP在河口海岸区域进行悬沙输运量观测的方法。通过分析长江口的观测数据表明,在高悬沙浓度的河口区,用ADCP后向散射强度与采水样得到的悬沙浓度之间具有良好的数学关系。

影响吕宋海峡水体输运量年代际变化的局地因子

一般认为,吕宋海峡北南两端压力梯度或深度积分的动力高度差是太平洋水通过吕宋海峡西侵南海最直接的动力学。这一动力高度差与吕宋岛西部外海气旋式中尺度涡(即吕宋冷涡,Luzon cold eddy,LCE)的季节性出现有关,而LCE活跃区上空正的风应力旋度(wind stress curl,WSC)在LCE的产生中起主要作用。基于上述思路,利用涡分辨力海洋环流模式OFES[oceanic general circulation model(OGCM)for the Earth Simulator]的62年(1950—2011)后报结果首先得出吕宋海峡水体输运量(Luzon Strait transport,LST)不仅有约3年和7年显著的年际振荡,而且有约14年显著的年代际变化。然后分析LCE活跃区上空WSC异常场主要模态低频振荡特征以寻找影响LST年际和年代际变化的局地因子。结果表明,对LCE活跃区上空WSC去除季节性信号的异常场做经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分析取得了典型的年际以上尺度的主要模态特征,其第一模态时空变化表现为约14年显著的年代际振荡和WSC异常场正位相区年代际尺度上的南移,而第二模态表现为约3年显著的年际振荡和WSC异常场正位相区年际尺度上的北移。另一方面,LST约7年的变化特征可视为源区黑潮水体输运量低频变化在该尺度上的印记。

气力输送中输运量和物气比的实验研究

目的:研究气力输送能力和输送效率。方法:以煤粉灰为物料进行了输运量和物气比的实验研究。结果:在相同的泵出压力和给气量的情况下,粉煤灰密度较大时的输送能力和输送效率也较高。在不同的泵出压力下,粉煤灰的输运量和灰气比与给气量分别成正比和成反比。结论:给气量过小会使输送能力不足,过大则导致输送效率降低且容易对系统的部件和管道产生冲蚀磨损,在本文的工况下,取压力180 kPa和给气量350 kg/h比较合适。不同的气力输送系统对物料输运量和物气比有不同的要求,压力与给气量之比取0.5可以作为参考。

基于海洋模式数据的吕宋海峡输运量和菲律宾黑潮流量关系的分析

利用全球涡分辨率海洋环流模式OFES的60年(1950—2009)输出资料,用流速资料计算了吕宋岛东侧18°N断面黑潮上游流量(Kuroshio Transport,KT)和120.5°E断面吕宋海峡输运量(Luzon Strait Transport,LST)。研究表明,KT和LST存在四种情况,即:(1)KT大LST小、(2)KT大LST大、(3)KT小LST小和(4)KT小LST大,分别占其总数的34%、11%、13%、42%。合成分析证实:一般情况下,KT大对应黑潮跨越吕宋海峡流态,此时LST较小;KT小时,地转β效应迫使黑潮向西入侵吕宋海峡,此时LST大。然而,吕宋岛东侧和台湾东南沿岸的涡旋常削弱黑潮在吕宋海峡处流量,造成KT大时黑潮亦入侵吕宋海峡,从而出现KT大LST大的情形;太平洋一侧的异常高海表高度诱发吕宋海峡处强地转流,造成KT虽小而黑潮在吕宋海峡处仍是跨越流态,因而LST小。结果表明,LST不仅受KT影响,亦受局地涡旋和海表高度的重要控制。

阿拉伯海淡水输运量的季节变化特征研究

本文利用简单海洋模式同化再分析产品等资料,阐述了阿拉伯海与赤道西印度洋,阿拉伯海与阿曼湾之间淡水输运量的季节变化特征,揭示了阿拉伯海淡水输运量的基本平衡和季节变化特征。结果表明,阿拉伯海得到的淡水输运量(包括来自赤道西印度洋、河流)和失去的淡水输运量(包括降水量减蒸发量、向阿曼湾输运)基本相当。阿拉伯海通过海气交换失去的淡水(降水量减蒸发量)主要由来自赤道西印度洋(包括孟加拉湾)的淡水输运来补偿,赤道西印度洋向阿拉伯海的淡水输运对维持阿拉伯海的盐度基本平衡起到至关重要的作用。阿拉伯海的淡水输运量在1.6月和12月为负值,失去淡水;7.11月为正值,9月最大,得到淡水。阿拉伯海的净淡水输运量的季节变化特征表现为单峰现象。阿拉伯海与赤道西印度洋(9°N断面)的淡水输运量主要出现在表层至约200m层,多年平均约为0.1×10^6m^3/s,向阿拉伯海输运。从10月至翌年3月,来自孟加拉湾的低盐水向阿拉伯海输运,该输运主要出现在印度半岛西南端近海约60m层以浅区域。夏季和秋季,出现在索马里半岛东部海域的涡旋(大回旋)引起的输运(涡旋的西部低盐水向北输运,东部高盐水向南输运),不仅输运量是一年当中最大的,而且影响的深度可达约300m。该输运从6月开始形成,8.9月最强,11月迅速减弱。阿拉伯海与阿曼湾的淡水输运量较小,其垂直分布呈现3层结构,表层至10m层,高盐水向阿拉伯海输运;15~170m层,低盐水向阿曼湾输运;175~400m层,高盐水向阿拉伯海输运。阿曼湾湾口断面多年平均淡水输运量约为0.39×10^4m^3/s,向阿曼湾输运。

对气体输运分子数的讨论

说明担任气体输运任务的分子数是1/6nv和1/4nv的理论依据,并指出这两种分子数担任输运量得到的宏观规律相同的原因。

海洋水平环流输送对印度洋表层盐度的调整机制

本文利用Argo表层盐度、OSCAR海流等数据,基于盐度收支方程的平流输送项来阐述海洋平流输送对热带印度洋表层盐度的调整作用;利用淡水输运量计算公式揭示6条关键断面海洋平流输送对表层盐度空间结构的调整机制。结果表明,海洋平流将赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水输送到低盐海域的赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海;将赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海的低盐水输送到高盐海域的赤道西印度洋、阿拉伯海以及赤道南印度洋海域,起到了调整印度洋盐度基本平衡的作用。断面淡水输运量的分析结果表明,导致苏门答腊岛西部海域的强降水中心与低盐中心不重合,澳大利亚西部海域的强蒸发中心与高盐中心不重合的主要原因是水平环流所致;夏季,来自赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水在西南季风环流的驱动下,入侵孟加拉湾,是导致孟加拉湾夏季表层盐度较高的主要原因。

渤海海峡沉积物输运的参数化计算

本文以2018年冬季渤海海峡两个站位的定点连续观测数据为基础,使用一维参数化方案,计算了观测站位底边界层内的水平悬浮物输运通量以及推移质输运量。在参数化方案中,简化的一维对流扩散方程被用于计算底边界层内的垂向悬浮物浓度。为了验证参数化方案的可靠性,本文基于观测数据对比了两种底剪切应力计算模型、四种临界起动剪切应力计算方法和两种一维对流扩散方程解法。对比结果表明:(1)不同模型计算的底剪切应力结果相近;(2)临界起动剪切应力受到颗粒间黏性作用的影响;(3)一维对流扩散方程的求解过程需要考虑沉积物浓度的分层效应和不同粒级颗粒临界起动剪切应力的差异。基于上述对比结果确定的最优参数化方案,进一步计算了观测站位的沉积物输运量:(1)在有再悬浮的时段,距底5 m内的水平悬浮物通量占全水深悬浮物通量的比例(T01站约为21%,T02站约为17%)显著高于相同层位水通量的占比;(2)依据参数化方案估算的冬季平均的悬浮物通量比忽略底边界层悬浮物浓度垂向变化的传统方法结果高约16%;(3)推移质输运量比悬移质输运量约低两个数量级。

东海黑潮锋面涡旋在陆架水与黑潮水交换中的作用

根据ＮＯＡＡ卫星红外影像和水文、化学、生物的观测资料，分析了黑潮锋面涡旋中的黑潮水向陆架一侧倒卷，陆架混合水被卷入黑潮，以及深层富营养盐水被泵吸到上层海洋的基本形态。分析表明黑潮锋面涡旋在陆架水与黑潮水的交换中起十分重要的作用。本文对３个锋面涡中的水交换量进行计算得到：卷入到黑潮中的陆架混合水平均为０．４４×１０５ｍ３／ｓ，而进入陆架的倒卷黑潮暖水仅为０．０４×１０６ｍ３／ｓ。对于整个东海陆架边缘，锋面涡作用可使１．８×１０６ｍ３／ｓ的陆架混合水卷入黑潮。在锋面涡存在情况下，被泵吸到真光层并向陆架方向输运的ＮＯ３－Ｎ，其单宽输运量为９７４μｍｏｌ／（ｍ·ｓ），而无锋面涡存在时仅为７９μｍｏｌ／（ｍ·ｓ）．锋面涡造成的陆架方向的ＮＯ３－Ｎ输运量为１．７×１０５ｔ／ａ．