水上事故溢油运动轨迹与环境归宿预测模型的研究进展

以事故溢油在水面上的运动轨迹和环境归宿为研究对象,重点对溢油水下分散过程、岸边黏附及受水流冲刷下油膜质量衰减过程、水体悬浮物对石油黏附/吸附量的预测模型研究成果,以及目前日益受到关注的河流溢油模型的研究进展进行归纳总结。对比分析了不同预测模型结构功能差异和适用性问题,为不同环境条件下溢油事故的后预警、后预测提供模型选择依据和技术支持。最后就溢油模型尚存的一些问题及未来发展的方向进行了探讨。

深圳近海风暴潮影响因素分析

风暴潮可能给沿海城市造成巨大破坏,而深圳位于易受台风影响的南海北部沿岸,经济和人口总量巨大,但有关深圳近海风暴潮的研究工作却十分匮乏。本文基于区域海洋模式系统(regional ocean model system,ROMS)建立了一个以深圳近海为中心的三层嵌套模型,用于研究深圳近海台风所致风暴潮的影响因素。首先对2018年台风“山竹”过境深圳导致的风暴潮进行模拟,模拟结果与观测结果较为一致。在此基础上,进行一系列参数调整试验,研究台风登陆地点、登陆角度、台风尺度、台风强度以及移动速度的改变对风暴潮及其分布的影响。结果表明,在深圳西边登陆的台风,比在深圳东边登陆的台风产生的最大增水高1.5m左右。由东往西移动并登陆深圳的台风,比由南向北移动的台风产生的最大增水高1.0m左右。台风最大风速半径增加15%,最大增水上升0.2m左右。台风强度增强15%,最大增水上升0.4m左右。台风移动速度总体上对风暴潮影响不大,但不同登陆地点存在明显差异。当台风在深圳西边或者东边登陆时,台风移动速度增加30%,深圳沿海各海湾的最大增水反而上升0.2~0.6m。当台风从深圳中部登陆时,台风移动速度增加30%,珠江口的最大增水降低0.1m左右,大鹏湾和大亚湾的最大增水却相反地上升0.2m左右,不同海湾对台风移动速度呈现不同的变化特征,与各海湾水体重新分布到稳定状态时间和台风作用时间有关。

次重力波对宽刈幅高度计海表面高度观测的影响

次重力波(Infragravity Wave,IGW)是一种频率较低(0.05～0.005 Hz),波长较长(约10 km)的表面重力波。由IGW引起的海表面高度变化会被宽刈幅干涉高度计SWOT(Surface Water and Ocean Topography,SWOT)卫星观测到,因此在使用SWOT观测的海表面高度来反演中尺度、次中尺度大洋环流时,IGW是一种重要的误差来源。根据数值模型模拟的全球IGW时空分布特征,本文以IGW最为活跃的东北太平洋和欧洲西北陆架附近大西洋为研究海域,估算了上述海域由IGW所引起的海表面高度变化,并将计算结果与SWOT Simulator模拟的轨道噪声(±5 cm)比较,首次定量地估算了IGW在SWOT观测海表面高度时的干扰程度。研究表明,IGW所引起的厘米量级的海表面高度变化在SWOT卫星观测海表面流场时是一种重要的,不可忽略的误差来源。在大西洋欧洲西北陆架海域,冬季IGW对海表面高度的贡献可达到SWOT卫星噪声要求水平的25%;然而,对于大陆架狭窄的美国西岸太平洋而言,由岸线产生的IGW将迅速传入深海海域,在广阔的范围内产生显著的"噪声"影响,在SWOT反演海表面流场时由IGW引起的误差将达到SWOT卫星噪声要求水平的15%。

模拟珠江河网的污染物通量及外源输入对入河口通量的贡献

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,模拟计算了2000年珠江上游输入河网以及河网输入河口的碳质生化需氧量(CBOD)、氨氮(NH4)、硝态氮与亚硝态氮(NO3)和无机磷(IP)等污染物通量,并结合数值实验,量化了外源输入(包括入河网污染物通量与河网污染负荷)对入河口污染物通量对河网区的贡献.研究结果表明,河网区的污染物通量由入河网通量与河网污染负荷共同控制,通量分配具有显著的空间差异;上游各水系中,以西江的通量最大,约占入河网通量的71%～81%;8个入海口门中,以虎门、磨刀门的通量最大,两者共承接超过一半的入河口通量.此外,数值实验表明,入河网通量与河网污染负荷对CBOD、氨氮的入河口通量均有显著贡献,而硝态氮与亚硝态氮、IP的入河口通量则主要来自入河网通量;磨刀门、虎门分别是入河网通量、河网污染负荷最主要的输出口门.基于模型,亦针对入河口CBOD、氨氮通量对河网污染负荷的响应关系进行了探讨.