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。     

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。     

澳门东侧水域夏季余流及通量的时空变化特征

基于澳门东侧水域两座河口原型观测试验站夏季15 d的连续观测资料,分析了潮周期垂向平均欧拉余流、拉格朗日余流和斯托克斯余流时空变化特征的同时,将其概念推广到垂向潮汐动力影响下的分层余流分析中.研究显示,夏季澳门东侧南、北端水域整体涨落潮流态一致,南侧水域潮动力显著大于北侧;半月时段内,北侧水域潮流物质整体输移方向指向西北,南侧指向东南,拉格朗日余流流速分别为2.2 cm/s和5.1 cm/s,略小于欧拉余流.受海面西南季风影响,南、北侧水域表层欧拉余流、拉格朗日余流和斯托克斯余流流向均为东北向.潮周期垂向平均余流在洪水期指向外海侧,非洪水期北侧水域指向近岸,南侧水域指向伶仃洋河口东侧.海面风主导东南侧水域的斯托克斯漂移强度,对东北侧水域影响不明显,洪水期径流动力增强会削弱海面风引起的漂移作用;但南、北侧水域表层潮流物质输运强度和方向都与海面风密切相关.基于余流流态结合净潮通量分析显示,夏季澳门水道出口以下水域存在较为稳定的逆时针余环流,初步分析其原因主要是:珠江河口外海侧强劲的东北向沿岸流引起澳门东侧水域形成自东向西的补偿流所致.夏季,该独特的动力结构会截获上游东四口门下泄的部分水沙进...     

南海东沙群岛南侧海域的潮余流特征

为分析南海东沙群岛南侧海域次表层潮余流特征,基于布放在该海区的锚碇潜标海流资料,利用T-TIDE调和函数和低通滤波等方法,实现潮流调和常数的提取和余流的分离。该海区次表层潮流分潮K1,Msm,O1,M2和Ssa为主要分潮,各分潮东分量振幅大于北分量振幅。研究表明:潮流东西向运动强于南北向;各分潮振幅随深度变化不一致,造成潮流类型在不同深度上有所变化;二月平均余流出现相对异常现象,流速相对较大,可达83.65cm/s。次表层月平均余流变化与南海季风的盛衰有较好的对应关系,季风对该海区影响可达次表层深度。结合相应的温盐数据和高度计资料发现,余流异常与经过该海区的反气旋涡有关,涡旋改变了该海区原有的水体结构。     

渤黄东海潮流长期物质输运研究

基于三维POM潮汐潮流高分辨率数值模式,模拟了渤黄东海K1,O1,M2和S2四个分潮的潮波系统.利用所模拟的该海域1999年全年潮流场,对初始均匀分布于5′×5′格点上的表面质点进行长期跟踪,结果表明该海域水体的长期潮流Lagrange输运会形成质点族的条带结构,且以苏北琼港为中心呈放射状分布;对年平均的输运流场的研究结果表明:从太平洋通过日本岛链进入黄东海,黄海槽以东沿朝鲜半岛北上在黄海主体上形成潮致逆时针流环,并有一分支通过渤海海峡北部进入渤海,黄海槽以西向琼港附近辐聚.渤海的潮流长期输运构成双环结构即主体上为一个大的逆时针流环,同时在辽东湾形成一个小逆时针流环.总体上讲,潮余流从北黄海向渤海输运而不从渤海向黄海输运,且在(38.N,121.53.E)处存在一逆时针流环.潮余流通过台湾和对马海峡向外输运;提出利用潮流Euler场对质点进行Lagrange跟踪的时间步长应小于10min,否则将会因时间步长过大而引起的累计计算误差不可忽略.     

登陆北部湾北部台风对广西近岸水位变化的影响分析

根据台风"纳沙"登陆期间广西白龙半岛南面海域1km处S1站连续的实测海流剖面资料,白龙尾F1站的水位资料和台风"榴莲"登陆期间铁山港石头埠F2站的水位资料,分析登陆北部湾北部台风对广西近岸水位变化的影响,得出如下结论:在无台风期间,S1观测点表层的最大实测潮流流速为40.0cm/s,表层的最大余流流速为20cm/s。在台风登陆期间,S1观测点表层的实测潮流最大流速为103.7cm/s,表层的最大余流流速为39.7cm/s,比无台风期间高2倍左右。但随着水深的增加,潮流和余流的流速逐渐减小;岸站F1、F2的水位变化过程是,台风登陆前,水位减至最低;台风登陆后,水位增至最大,水位的增、减变化与台风作用过程有关。同时,认为台风登陆期间广西沿岸水位的抬升和下降变化与风、港湾地形、大气重力波所产生的共振作用有着密切的关系。     

风对北部湾入海径流扩散影响的研究

本文根据北部湾红河等入海径流的最新资料,使用FVCOM数值模式计算风场显著不同的1988年和1989年夏季径流扩散特征;使用冬季平均风场计算包括径流在内的冬季北部湾环流。得出如下结论:(1)1988年8月,强的西南风除了在北部湾西岸产生较强的北向沿岸流外,东部涠洲岛附近形成气旋式环流;相应地在北部湾中偏北部有一个弱的反气旋涡,中部出现较大的气旋式环流;(2)1989年8月的西南风非常弱,表层的红河冲淡水主要沿北部湾西岸向南流,来自琼州海峡的余流,在北部湾北部形成范围较大的气旋式环流,与此同时,海湾南部也出现一个较强的气旋式环流;(3)冬季,在冬季偏北风驱动下,北部湾基本是气旋式环流,只有西北部水域出现一个反气旋式环流。     

大连斑海豹国家级自然保护区

斑海豹是一种跨海区远距离洄游、冰上产仔的海洋哺乳动物,主要分布于亚洲和北美洲毗邻处的楚科奇海、白令海和北太平洋西侧的鄂霍茨克海、日本海;在我国主要分布于渤海、黄海和东海。斑海豹在世界上有八个繁殖区,最南的一个即是我国的渤海辽东湾结冰区。每年12月份,斑海豹进入渤海,北上辽东湾冰区。繁殖期间,雌雄成对伴居在冰块上,1至2月份在冰上产仔,每胎产一仔,偶而也有双胎。产仔后组成一个“小家庭”群体,通常一块浮冰上只有一个小群体。初生仔兽栖息在冰块上,出生后两周左右开始换毛,哺乳期一个月,胎毛也脱换完毕,幼兽即可     

南黄海辐射沙脊北部水域“激流”特征及成因机制研究*

目前有关"激流"成因的研究不少,但基本处于观测与假说阶段,仍需从更多海流实测资料中继续丰富相关研究。选取南黄海辐射沙脊北部的主要潮汐通道西洋水道为研究对象,利用1980年、2001年和2008年的实测数据分析研究了"激流"的主要特征,并通过建立的二维潮流泥沙数学模型对"激流"的成因进行了初步探讨。研究认为,"激流"与涡旋、风应力无关,特殊地形是其发生的最基本条件之一。     

“纳沙”台风期间广西白龙尾近岸海域余流特征及产生机制

【目的】研究"纳沙"台风影响期间广西白龙尾近岸海域余流特征及产生机制,为探讨台风作用下近岸余流的变形和强化提供理论依据。【方法】根据"纳沙"台风期间,广西白龙尾近岸一定点S1站的高分辨率连续实测海流剖面资料,对该观测点各层实测流速流向特征和余流流动特点进行研究。【结果】在无台风期间,观测点各层的余流流速一般小于10cm/s,表层的余流流速平均值为5.7cm/s,中层为3.5cm/s,底层为3.1cm/s。最大余流流速,表层为16.3cm/s、中层为14.2cm/s、底层为12.0cm/s。在台风登陆期间,观测点表、中、底层最大余流流速分别为39.7cm/s、32.4cm/s和20.7cm/s,最大流速值可达60.9cm/s,超出正常值3倍以上。随着水深深度的增加,风应力对水体的作用迅速减小,底层低频流流速最大值仅为31.1cm/s。从余流流向分级图可以看出:无台风期间,表层余流流向为WSW向,中层以下流向为NE向,台风登陆期间,余流流向为SW向。【结论】余流流速大小与方向的变化与风、补偿流、地形有密切关系。     

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。     

现场海域水平扩散系数的探讨：II.黄河三角洲埕北海域的计算

根据Ｔａｙｌｏｒ的湍流扩散理论和Ｈａｙ、Ｐａｓｑｕｉｌｌ提出的拉格朗日流和欧拉流的相关函数的相似性，用黄河三角洲埕北海域的实测资料，按四种不同方案计算出该海域的水平扩散系数和谱密度分布。指出：该海区潮流扩散系数主要受潮流的影响，其分布特征与潮流的分布基本一致，所求的水平扩散纱数主要是由周期性的潮运动给予潮流扰动所致。方案４是通过富氏变换滤波消去了周期性潮流扰动，本方案计算的水平扩散系数是由周期为６     

"6·22"鄂东突发性大暴雨的观测分析和数值模拟

利用多种观测资料和中尺度数值模式输出资料,分析了一次中尺度对流系统造成的鄂东地区突发性大暴雨天气过程．结果表明：(1)鄂东中尺度暴雨团由-准东西向的中β尺度强降水窄带缓慢东移南压过程中形成,强降水窄带位于850hPa正涡度带上和冷式切变线西南暖湿气流一侧．(2)对流层中低层切变线提供天气尺度辐合,暖湿气流在辐合区气旋式旋转抬升至250hPa高度附近后辐散,并向南走在副高脊区下沉,构成一中α尺度垂直环流;对流层中上层干冷空气南侵下沉,与北进的暖湿空气对峙导致θse锋区的锋生,同时干冷的下沉气流与天气尺度辐合区的上升气流在锋区环绕逐渐形成另一中α尺度垂直次级环流,使θse锋区锋生加强,促使对流爆发形成暴雨．     

近40年甘肃地区冰雹集中度与集中期特征分析

基于甘肃省1974-2013年80个气象台站的冰雹资料,结合NCEP/NCAR再分析资料,运用旋转经验正交函数、集中度(HCD)和集中期(HCP)等方法研究了冰雹的时空变化特征和非均匀性分布特征,并分析了影响HCD变化的环流形势.结果表明,甘肃省冰雹的空间分布主要分为南部型和北部型,近40 a来两种空间型的HCD均呈增加趋势,并存在显著突变点,南部的突变年份为2003年,北部突变年份为2007年.北部区域HCD存在3、15 a的周期振荡,南部区域周期振荡为4、7 a;南北区域的HCP分别存在5、15 a以及4、8、14 a的年际和年代际周期振荡.南部区域的HCP早于北部区域3候,且南北区域的HCP分别表现出延迟和提前趋势,其HCP差异减小;HCD较高年大气环流呈东高西低形式,省内为偏南、东南气流控制,副高西进有助于暖湿气流到达降雹区与南下的干冷空气相遇;较低年与之相反,省内为偏北、西北气流控制,暖湿气流达不到降雹区.     

夏季风建立期间低层流场的变化及其与中国雨带活动的关系

本利用多年欧洲中心格点风和中国降水资料，分析了夏季风建立期间，亚洲南部及其邻近海域上低层流场的变化和雨带在中国南方的活动。结果表明，夏季风于5月中在南海地区建立。低层流场的变化主要表现为副热带高压脊从南海的东撤和气旋性气流切变线从中国西南向华南沿海的东伸。相应地，雨带有一次从南移转向北推的过程。由于5月份中南半岛－南海区域一直为西南气流所影响，因此，很难从风向来判断气流性质的变化，相对而言，雨带北移能更好地反映出夏季风向北扩散的地理位置。     

台风“鲇鱼”(2010)过程影响系统分析

本文利用日本气象厅的台风最佳路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°逐6h再分析资料,对2010年第13号台风"鲇鱼"的发生发展过程进行详细的分析,发现该过程中主要的影响天气系统有副热带高压和中纬度西风槽等.然后利用分部位涡反演的方法,进一步研究各系统对"鲇鱼"路径与强度变化的影响.得到结果如下:(1)路径方面:台风"鲇鱼"发展过程中,前期主要受副高环流影响向西北方向运动;中期主要是受到位于华南的高压单体的东北风引导气流影响向南转折;后期由于西风槽增强南压,台风与西风槽底接近,"鲇鱼"受到西风槽系统产生的西南风引导气流的作用,向东北偏折.(2)强度方面:在台风强度达到最大时,西风槽、副高、台风等系统位涡扰动对应的水平风垂直切变为最小,不会抑制台风加强;后期西风槽和副高扰动产生的风垂直切变逐渐减小,但随着"鲇鱼"逐渐接近陆地,环境风切增大,台风强度逐渐减弱.这些结果表明,在副高强度大并且与台风距离近时,"鲇鱼"运动主要受副高环流的引导.而随着"鲇鱼"不断西移北抬,副高远离台风其影响几乎消失,中纬度西风槽成为影响台风运动的主要系统.     

EBZ-160型紧凑性掘进机在巷道交岔点拐弯及联合支护技术的应用

为了提高机械化和单产单进水平,平禹六矿于2009年6月份在五2-22060风巷首次上（三一集团）EBZ-160型紧凑性掘进机1台,在机掘至770米处时,根据设计要求,需要施工中切眼,同时掘进机需要拐弯施工,由于掘进机自身体积大、重量超重,以点为圆心掘进机进行旋转直接拐弯时,发现操作难度大、掘进后跨度大、现场不安全等因素制约,根据现场实际情况对巷道施工设计方案和交岔点支护参数作了调整和变更,不但使掘进机在简短的时间内顺利通过了大断面、大跨度的巷道交岔点,而且也提高了掘进进度,为以后遇到类似情况提供了技术指导。     

长江口深水航道及横沙东滩促淤圈围对滞流点的影响

滞流点位置的变化对河口拦门沙的形成和泥沙淤积具有极大的影响.基于MIKE3软件建立长江口水动力和盐度输运三维数学模型,采用实测资料对模型的潮位、流速、流向和盐度进行验证.运用验证好的数学模型模拟和分析长江口深水航道工程及横沙东滩促淤圈围工程对河口滞流点位置的影响,结果表明,(1)应用改进的近底层平均单宽通量计算公式确定滞流点的位置,验证结果良好,可以用该公式确定滞流点的位置;(2)深水航道工程的建设增大了水深和涨落潮流速,各汊道内落潮流量的增加明显高于涨潮流量的增加,且滞流点均向下游移动;(3)横沙东滩促淤圈围工程建成后,北港滞流点向下游移动约5km,北槽和南槽的滞流点则向上游移动约1km.     

青岛市汇泉湾海水浴场表层沉积物粒度特征及输运趋势

粒径趋势分析以其省力、准确地预测沉积物的输运趋势等优点，在多种海洋环境研究中得到应用，但对研究区域冲淤变化的预测却无能为力。为了弥补这一缺陷，采集并分析了青岛市汇泉湾海水浴场149个表层样品的粒度参数特征，结合沉积物水动力观测资料，对海水浴场沉积物的粒径分布特征及输运趋势进行了研究。结果表明，汇泉湾海水浴场沉积物的分布特征与湾内的水动力条件关系密切，湾内由西向东的沿岸流驱动颗粒较细的泥沙顺海岸线向东运动，而较粗颗粒留在了原地，进而产生了由西北向东南，沉积物类型由细砾、粗沙、中沙、细沙依次分布的特征，且表层沉积物类型分布与平均粒径分布呈现出很好的对应关系。汇泉湾海水浴场由高潮线到沙坝的沉积物输运方向为南东向，沙坝向海一翼的沉积物输运方向为北西向;地形测量数据显示侵蚀区域主要分布在3月份沙坝脊线附近，研究期间总侵蚀量为656.17 m^3，而3月份槽线附近为主要的堆积区，研究期间总淤积量为12 415.96 m^3。潮流观测和地形测量数据很好地验证了粒径分布趋势的分析结果，并弥补了粒径分布趋势分析在预测沉积物输运方面的不足。     

海上钻井井壁稳定性研究及应用——以A-1井为例

井壁的稳定性问题是一项急需解决的世界级难题,井壁失稳在世界范围内的各个油田中普遍存在。A-1井是一口位于东海某区块的直井,根据相邻已钻井复杂情况统计可知,该区块遇阻、掉块、卡钻等问题频发。将理论分析与数值模拟相结合,通过收集大量的地质、地震、钻井和测井资料,选择合适的理论模型,预测计算了A-1井的地应力、孔隙压力、破裂压力、坍塌压力等,绘制出了地层七压力剖面图,进而得到该井的安全钻井液密度窗口。经与实测点比对,孔隙压力和破裂压力的预测误差均小于5%。本文基于弹塑性力学理论,分析了井壁围岩的应力状态,并利用ABAQUS软件对井壁稳定性进行了数值模拟,分析了钻井液密度对井筒稳定性的影响,发现在低钻井液密度条件下,井周应变不均匀性明显,最小主应力方向上的井周应变远大于最大主应力方向上的井周应变;而在高钻井液密度下,井周应变较为均匀,没有明显的差异性。研究成果为了解目标区块井壁稳定机理提供了有力工具。