渤海夏季底层环流的观测与模拟

通过分析用人工水母在渤海夏季进行的首次底层环流的Largrange观测，发现在渤海底层Lagrange余流只有几cm/s，在海峡处基本是北进南出的情况，在辽东湾有1个逆时针的环流，在渤海湾有1个顺时针的环流。但是进一步分析发现，底层人工水母的运移（代表了物质输运）并不完全反映环流的方向，在有些站位甚至出现相反的趋势。通过数值模拟知识瞬时的扩散及沉降等过程是产生这种结果的原因，而根据在于环流场的不均匀性。     

高频雷达OSMAR流速探测精度的对比验证

高频雷达探测海洋表面流与常规海流计测量海流是两种不同的测量方式。本文根据2种观测方法所获取资料的不同特点，对引起2种测量方法流速测量差异的主要误差进行了分析，并采用合适的方法对这些主要误差进行了量化估计。研究发现，2种测量方法取样的空间差异、时间差异以及仪器的观测误差等是构成高频雷达与常规海流计测量结果差异的主要因素。充分考虑这些因素对流速测量的影响能较大的提高高频雷达流速对比验证的精度。     

防城港湾以西海域水体输运及其机制研究

为了探究防城港湾外海域的水体输运方式及机制，本文对历史调查数据及最新的海流调查资料的海流玫瑰图进行分析，结果发现：防城港湾以西海域的水体输运，冬季为反气旋式环流控制，水体输运主要为NE向；夏季为沿岸入海径流、气旋涡控制，水体输运主要为WSW向。春季和秋季，表层水体输运主要为WSW向，中层以下水体输运为NE向。风对表层流的影响较明显，夏季西南季风造成沿岸水的堆积产生正压梯度力使表层水体往西南向输运，但不起主导作用。中层以下主要受北部湾北部气旋式、反气旋式两种不同形式的环流控制。除此之外，琼州海峡西向流、入海径流、地形等对水体输运也产生重要的作用。     

北部湾冬半年环流特征及驱动机制分析

【目的】为了给北部湾的环境保护提供科学依据,研究北部湾冬半年的环流变化特征及其驱动机制。【方法】通过POM模型构建三维斜压后报模型,模拟2006~2007年南海西北部的环流,模拟时考虑了日平均风场、日平均热通量、河流径流和潮汐等强迫场;通过无季风驱动的敏感性实验分析东北季风对北部湾冬半年流场的作用;通过洋浦港外海在2005年12月25日到2006年1月25日的一个月海流观测数据来分析冬季海南岛西北岸的海流特征。【结果】模拟结果与观测数据吻合较好,北部湾冬半年环流呈气旋式,嵌套着南部的气旋式环流,而且秋季与冬季环流存在季节性振荡特征:在秋季,南部的气旋式环流可向北侵入至19°N,比冬季深入得多;在冬季,湾西岸和海南岛西北岸的南向流比秋季要强;这种季节性变化特征可从表层直达深层。另外,海南岛西北岸流在冬季为西南向而非东北向。【结论】冬半年北部湾的北部环流为局地风驱动,南部环流是由东北季风驱动的南海陆架流侵入北部湾而形成的;这种季节性涛动受东北季风的高频振荡分量驱动,尤其风场的南北向分量贡献较大,也说明风场的时间分辨率对北部湾环流影响较大;海南岛西北岸的西南向流受琼州海峡的西向流驱动,而东北季风只起辅助作用。     

东中国海潮余流自适应数值模拟

以自适应数值模型首次计算整个东中国海三维M2分潮潮致Euler余流、Stokes漂流和Lagrange余流，并分析各海区Lagrange余流的特征。渤海M2分潮致Lagrange余流在整个海域基本形成一个大的逆时针环流系统；辽东湾有一个逆时针流环。在黄海，潮致余流也是黄海环流的重要组成部分。在东海的东北部，潮致余流有强化对马暖流的作用；在台湾台北海域，潮余流对台湾暖流有强化作用。在近海海域，由于复杂地形的作用，潮流非线性作用加强，潮余流的量值有较明显的增加。计算结果表明：在浅水区域，Stokes漂流较大，Euler余流与Lagrange余流差别显著。     

北部湾海洋环流研究进展

20世纪60年代初中越合作开展的北部湾海洋综合调查,分析北部湾潮汐和潮流运动,标志着北部湾物理海洋学研究工作的开始。此后的一些调查,例如1964—1971年中国科学院南海海洋研究所等利用投放大量漂流瓶来研究北部湾表层海流的试验、1980—1986年全国海岸带和海涂资源综合调查、1988—1995年全国海岛资源综合调查等,令人们对北部湾环流结构有了进一步认识。最近20年,不少学者通过调查资料和数值模拟方法分析北部湾季节性环流结构后得到与以往研究调查相反的观点。本文回顾近年来北部湾海洋环流研究的主要进展,阐述利用调查资料、数值计算等不同研究手段获得的对北部湾环流分布的整体认识,以及在环流结构方面存在的不同观点,进而介绍北部湾环流尤其是北部环流机制的一些新进展。以前的研究多认为北部湾环流主要受风场控制,夏季为反气旋式环流,冬季则为气旋式环流,然而近年研究发现北部湾夏季也为气旋式环流;也有人认为北部湾北部被气旋式环流控制,但南部环流呈反气旋式;在形成机制上,北部湾环流受地形、风、外海水、海水密度分布及河流冲淡水注入等影响呈现复杂的态势;风对北部湾北部环流形成有影响但不起主导作用;琼州海峡东部水进入北部湾对广西沿海气旋式环流的形成有着重要的影响。北部湾海洋环流与海域物质输运扩散密切相关,依托更精细化的数值计算手段,结合动力场探究近海海洋环境污染净化及生态平衡问题,是今后的重要发展趋势之一。     

福建省沿岸港湾余流的特征

对1980—1986年的福建省5个港湾79个测站的海流观测资料进行分析,得出福建省沿岸港湾的余流具有以下几个值得注意的特征:(1)港湾口门处的表层余流和底层余流流向大致相反;(2)在“口小腹大”的港湾中,表层余流存在着余流环流,而底层余流环流则随着水深的不同而具有不同的特点;(3)河口区的底层余流可形成辐合区,而表层余流则一致流出河口.     

ALE方法用于气体环流生成反应器数值模拟研究

气体环流生化反应器的研究通常采用试验方法来进行,试验结果用一些宏观指标来评价,其方法和结果的局限性都较大。数值模拟方法因其能更好地揭示宏观现象中的本质特性,而在许多领域得到应用。本文简要说明了采用数值模拟方法用于气体环流生化反应器研究的目的和意义。数值计算中,描述流体运动的方法有Lagrange方法和Euler方法两种,各有其优缺点,ALE(Arbitrary Lagrangian-Euler)方法是将Euler方法和Lagrange方法结合起来,既能处理畸变较大的流动,又能提供流体内部运动的细节,求解方法通用性较大。文中介绍了ALE方法的特点和计算步骤,并采用ALE方法对安装挡板的气体环流生化反应器的流场进行了三维数值计算和模拟,得到了分别有1块和3块挡板时,流场的发展情况,为进一步的研究建立了基础。     

渤海及黄海北部的风海流数值计算及余流计算

依据黄渤海实测风的资料对渤海及北黄海进行了月平均风海流数值计算。计算表明，1月份在西北风的作用下，在渤海出现1个逆时针旋转的环流，在辽东湾北部及黄海北部出现1个顺时针旋转的环流，渤海海峡的海流北进南出。7月份在南风和东南风的作用下，风海流的变化形式与1月份大致相反，海峡处呈南进北出的形式。对渤海中部某点1年的潮流资料通过低通滤波的方法计算逐时的余流值，得到该点1年内表层最大的实测余流为31．9cm/s，全年90％多的时间内表层余流小于10cm/s。对辽东湾北部某点和渤海湾西南部某点数月潮流资料也进行了低通滤波，并将得到的逐时余流与同步风作了比较。依据该2点风和余流的关系以及黄海北部6个点风和余流的关系验证了风海流数值计算的结果，表明在这些点上实测与计算结果拟合良好。     

ALE方法用于气体环流生化反应器数值模拟研究

气体环流生化反应器的研究通常采用试验方法来进行,试验结果用一些宏观指标来评价,其方法和结果的局限性都较大数值模拟方法因其能更好地揭示宏观现象中的本质特性,而在许多领域得到应用本文简要说明了采用数值模拟方法用于气体环流生化反应器研究的目的和意义数值计算中,描述流体运动的方法有Lagrange方法和Euler方法两种,各有其优缺点,ALE(ArbitraryLagrangianEuler)方法是将Euler方法和Lagrange方法结合起来,既能处理畸变较大的流动,又能提供流体内部运动的细节,求解方法通用性较大文中介绍了ALE方法的特点和计算步骤,并采用ALE方法对安装了挡板的气体环流生化反应器的流场进行了三维数值计算和模拟,得到了分别有1块和3块挡板时,流场的发展情况,为进一步的研究建立了基础     

渤海冬季三维环流数值模拟

基于冯士笮所给出一种浅海环流模型，采用数值方法，对渤海冬季进行环流的数值模拟，给出了冬季三维风生环流和正压环流（含潮余流）。分析了潮致Ｌａｇｒａｎｇｅ余流对冬季环流的贡献及黄海暖流余脉对渤海冬季环流的影响。最后对风生环流和正压环流的特征进行了分析和讨论。     

超高频岸基雷达在离岸流探测中的应用

提出了一种新的离岸流观测方法.该方法利用超高频岸基雷达观测离岸流运动,并利用雷达电磁波与离岸流作用所产生的多普勒频偏,计算离岸流运动的频率特性,分析离岸流的速度、浪高、所在位置、持续时间.对近岸浪破碎潜在产生的离岸流进行了评估,弥补了传统利用海流计测量的不足.实验结果表明超高频岸基雷达可进行实时性观测离岸流,能够很好地预测天然海滩近岸流场.     

基于CFD的海床基观测平台外部流场分析

应用计算流体力学（CFD）方法对海床基观测平台周围流场进行了数值模拟分析。根据海床基观测平台的外形结构,利用FLUENT软件建立其流体动力学分析模型,并进行了网格划分,确定出边界条件。对海床基观测平台外部海流速度场和压力场的数值模拟结果进行了分析,该研究可为海床基观测平台的结构设计及改进提供参考,为更加深入的流场研究奠定基础。     

基于单极子交叉环收发共用天线设计的高频地波雷达海上比测

为了验证一种使得OSMAR-S高频地波雷达的发射天线和接收天线一体化的天线系统的可行性,于2021年11月25日至12月1日在珠江口内进行雷达观测与声学多普勒流速剖面仪(ADCP)现场观测海流时间序列比测实验。结果表明,雷达与ADCP的观测结果具有高度一致性,相关系数达到0.916。通过调和分析等方法得到的主要分潮(M2和K1)振幅大小与随时间变化趋势高度吻合。实验结果证明,在具有占地面积小、成本低以及方便海边架设等优点的基础上,该收发共用天线系统对海流的观测结果有很高的精度。     

对Lagrange中值定理的证明方法的探讨

为了开阔思路，更好的理解和掌握Lagrange中值定理，本文对Lagrange中值定理的证明方法进行了分析，归纳和总结。     

湄洲湾秀屿港进港航道悬沙分布特征和运移趋势

湄洲湾秀屿港是福建海岸重要的港口之一,港口发展需要了解湄洲湾海域的海流及悬沙分布变化特征.本研究对湄洲湾秀屿港进港航道3个站位进行周日连续水文、泥沙观测,通过对获取的数据进行分析比较,得出湄洲湾秀屿进港航道泥沙变化特征和运移特征.湄洲湾潮流为正规半日潮流.由于受地形所制约,潮流为比较稳定的往复流.涨、落急时刻流速大,含沙量随之增大并形成于底层.由于湄洲湾无大径流输沙,周边海岸的侵蚀输沙影响也不大,海域悬沙量浓度主要取决于潮流掀沙.本调查区域悬沙的颗粒主要集中在0.004~0.063 mm,现场测定的海流流速与泥沙的启动流速相关,流速与泥沙的浓度基本是正相关关系.湄洲湾余流总趋势是表层向外,底层向内,在近湾顶的秀屿西北海区存在潮汐余流环流,断面净输沙量进大于出.     

海洋环流模式研究回顾与展望

大洋环流的强度变化,对区域乃至全球气候有重要影响.综述了在过去50年中,海洋模式的发展.经过了几代人的开发,国内外全球大洋环流模式、近海和区域环流模式都有了很大改进,能较好地模拟大洋海面温度和高度的分布、海流分布以及El Nino和La Nina的演变过程等.但是,由于观测资料的短缺,数值模式开发还不够完善,海洋边界流的模拟仍不够好.有些探索是基于压力坐标的、非Boussinesq近似的海洋环流模式;将海洋模式的开边界以余流和潮流合成给出,能保证整个计算区域内水量进出的平衡;摒弃刚盖模型,用自由表面模型取而代之,以及借助海洋资料同化系统,开发海气耦合模式,都是海洋环流模式的发展方向.众多研究认为,不断改进和完善动力框架和各种差分格式的设计将有助于提高海洋环流模式的模拟能力.     

海南岛东部陆架近底层的强海流观测

2005年4月在海南岛东部水深约120m的陆架上进行了海水温度、盐度和海流的连续观测．4月20—30日期间高速海流发生频繁,其中25和26日都观测到流速在3.8m?s-1以上的海流,主要运动方向大致与岸线平行．高速海流一般出现在70—100m水深范围,延续时间为几个小时,有时可达十几个小时.     

高频地波雷达单站测量表层海流的原理

通往高频地波雷达测量表层海流矢量,一般均采用双站测量方案,需要大量的人力和昂贵的设备投入,该项研究在分析双小测量原理的基础上,结合海洋学原理和合理的假设,推导并给出了利用单站地波雷达测量表层海流的原理和公式,从而使单站测量表层海流成为可能。可预期该方案虽然在一定程度上,适当降低了空间分辨率,但却可以大幅芳降低观测成本,减少人力物力的投入,并显著提高现场观测效率。     

海流传感器的结构设计及优化

随着海洋科学研究的不断深入,对海流传感器的测量性能提出了更高要求。为了实现对海洋流速的精确测量,文章设计了一种应变式十字梁海流传感器,分析了传感器的贴片位置;在对弹性体关键参数单因素优化的基础上,采用正交试验方法综合分析了弹性体关键参数对其应变和固有频率的影响,结合极差分析方法分析了弹性体关键参数的最优水平及对试验指标影响的主次关系。试验结果表明,经过优化设计后的应变式十字梁海流传感器可测海流范围达到16~1 420mm/s。