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。     

基于遥感资料的夏季广东沿岸上升流分布特征

【目的】研究广东沿岸夏季上升流的时空变化规律及其对沿岸区域气候的影响。【方法】采用Sobel梯度算法,综合MODIS海表温度和QuikSCAT海面风场资料对2003年夏季广东沿海上升流的范围、强度、持续时间等时空分布特征进行综合分析。【结果】广东沿岸海域存在明显的上升流现象,整体呈现强弱强的特征,在7月初出现具有明显上升流特征的低温表层水,至7月底低温水活动减弱至最低,于8月初又存在一个增强的过程;同时,上升流并非始终稳定存在。【结论】对比海表温度数据和风场资料可以发现,上升流的强度、持续时间等与风场的变化存在密切联系,风场是上升流的一个重要影响因素,此外,沿岸水团的分布也是影响广东沿岸上升流空间分布的重要因素。     

中等复杂程度全球热带海洋模式模拟的热带印度洋海表温度变率

利用一个中等复杂程度全球热带海洋模式模拟研究了表面强迫异常引起的热带印度洋海表温度(SST)变率．利用1958—1998年表面分析资料作为强迫场，积分海洋模式41年作为控制试验，并利用模式分别做动量(风应力)通量和热量通量无异常变化的平行试验，与控制试验作比较．通过3组试验模拟的上层海洋变率状况的比较，分析了动量和热量通量异常对热带印度洋SST变率的影响，并比较了其影响的相对重要性．结果表明，模拟的热带印度洋SST变率的主要模态表现为与热带太平洋ENSO相联系的海盆尺度的一致性增暖或变冷特征，次级模态为热带印度洋SST偶极子模态．通过3组试验结果的比较表明，动量通量和热量通量异常强迫对热带印度洋SST变率第一模态均有贡献，但热量通量异常强迫的影响比动量通量异常强迫的作用大．热带印度洋偶极子模态主要受动量(风应力)异常强迫影响，热量通量异常强迫主要起阻尼作用．     

2007年海气热通量影响南海夏季风爆发数值试验

本文利用RegCM3区域气候模式对2007年季风爆发前后南海海气热通量进行了数值模拟试验,探讨海气热通量对南海地区季风爆发以及相应变量场的影响得出以下结论：（1）RegCM3对南海降水、地面气温、500hPa位势高度场以及850hPa风场模拟整体偏弱,但是对各变量场的空间分布形势具有较好的模拟能力。（2）潜热、感热通量的变化对季风的爆发以及相应的变量场有重要影响,当去除潜热、感热通量后,南海低层基本受较强偏东风控制,500hPa位势高度有所偏高,副高偏西偏强,季风爆发严重偏晚,不利于南海地区水汽辐合抬升,使得降水大幅减少,大片海域甚至无降水出现;当潜热、感热加倍后,南海低层120°E以西基本受偏西风控制,风速明显加大,同时500hPa位势高度明显偏低,副高偏东偏弱,季风爆发偏早,有利于水汽在南海地区辐合,造成降水显著增多。     

吕泗上升流观测和动力机制模拟分析

基于2000年8月长江口外现场观测的分析,首次发现在长江口外吕泗附近存在着上升流现象.该上升流将下层的冷水和营养盐带向上层,对海区的环境和生态具有重 要的影响.为了解该上升流的动力机制,作者利用基于ECOM_si建立的一个水平球面坐标系的高分辨率湍流闭合的三维环流数值模式研究该上升流现象.该模式计算区域包括东海、黄海和渤海,考虑实际岸线和水深.在综合考虑风应力、开边界体积通量和密度梯度力的情况下,模拟结果再现了吕泗海区的上升流现象,与观测结果较为一致.数值试验结果表明,产生该处上升流的动力机制主要是盐淡水混合产生的斜压效应,风应力的作用较弱,边界水体积通量产生的正压效应不起作用.倾斜的底形与斜压效应、风应力的联合作用使吕泗海区的上升流更明显.     

地形和热力效应对南亚季风产生与维持的机理探讨

用动力分析和数值试验方法研究讨论了地形和热力效应与南亚季风产生和维持的动力机理,研究结果表明：不考虑地形效应的热务强迫只可能产生出热带地区的低频振荡,不易在副热带地区形成稳定的季风环流;南亚季风环流的形成和维持是南亚地形效应和热力强迫共同作用的产物。     

基于多源导航信息的三维辅助导航仿真系统

【目的】为模拟仿真海上航行可能遇到的各种天气状况,开发一款基于多源导航信息的三维辅助导航仿真系统。【方法】在接受电子海图的数据基础上,利用OsgOcean类库对图形生成迅速以及对硬件的依赖性较低的特点,设计效果逼真的三维海景,真实再现海风、海浪等常见的天气状况;利用OpenSenceGraph(OSG)粒子对场景的渲染效果,模拟现实情形;利用碰撞检测算法,提前预估碰撞的状况,避免碰撞,构建起较真实的驾驶场景。【结果】仿真实验表明,设计的原型系统能消除驾驶员对真实驾驶环境的依赖,不受天气限制,驾驶员可以随时进行模拟驾驶。【结论】仿真系统实现了三维模拟仿真的基本功能,能够提供简便、直观的船舶模拟驾驶。     

带硬时间窗的冷链电动车辆路径问题研究

【目的】针对电动汽车应用于冷链物流配送的情形，充分考虑电动汽车能耗特点和社会充电桩的充电需求，研究了带硬时间窗的冷链电动车辆路径问题。【方法】首先构建以配送总成本最少为优化目标的规划模型；然后基于蚁群算法，设计了充电站优化算法和局部优化策略，形成混合蚁群算法求解问题；最后，改编形成硬时间窗冷链电动车辆路径问题的算例集，通过实验比较验证了蚁群算法和混合算法的性能。【结果】搜索解的改进率达到11-82%。【结论】带局部优化策略的混合蚁群算法能较大程度改进求解能力，算法性能总体得到大幅提升，且结果更稳定。     

周期性变温对中华倒刺鲃幼鱼生长和热耐受的影响

【目的】考察周期性变温对中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)幼鱼生长和热耐受的影响。【方法】将实验鱼随机分为恒温组(驯养水体温度恒定为22 ℃)和周期组(驯养水体温度在24 h内依次进行18，22，26，18 ℃的周期性变化)进行40 d的温度驯化，然后对它们的生长性能、热耐受参数、标准代谢率(Standard metabolic rate，SMR)和自发运动水平进行测定和比较。【结果】温度驯化结束后，周期组实验鱼的体质量、日摄食量、摄食率、临界高温和致死高温与恒温组相比有统计学意义上的提升(p<0.05)；两组实验鱼的体长、临界低温、致死低温、SMR、运动时间比和平均速度均无统计学意义上的差异。【结论】经历周期性变温驯化后中华倒刺鲃幼鱼生长更快可能与摄食量更高有关，而热耐受能力的提升可能与实验鱼频繁经历温度变动因而体内热应激蛋白表达等维持在较高水平有关。     

北大西洋热盐环流对温室气体浓度变化的响应

利用海?气耦合模式模拟了北大西洋热盐环流对外强迫的平衡响应。大气中CO₂浓度加倍后, 热盐环流强度将减弱约20%; 大气中CO₂浓度减半后, 热盐环流将增强约13%。研究结果表明, 热盐环流对外强迫的响应有两个阶段: 瞬变阶段和平衡阶段。瞬变响应主要取决于局地海表热通量和淡水通量的变化, 平衡响应还与非局地热量输送和淡水输送过程有关, 两个过程作用相互竞争。在CO₂加倍实验中, 与淡水输送相关联的正反馈作用更强, 导致热盐环流略有恢复; 在CO₂减半实验中, 热量输送与淡水输送作用相抵, 热盐环流没有明显的恢复。此外, 海水密度与其温度的非线性关系导致CO₂加倍和减半实验中热盐环流的响应大小是非对称的。     

海南岛东北海域海流和余流特征分析

【目的】研究海南岛东北海域的潮流、余流特征和分布规律。【方法】依据2017年6月在海南岛东北海域调查的夏季大潮实测海流数据,采用准调和分析方法分析实测数据,并根据该分析所得的一些参数分析研究区域的潮流性质、潮流运动形式、M2分潮潮流椭圆、潮流的垂直分布及夏季的余流分布。【结果】海南岛东北海域的潮流以不正规半日潮流为主;各站点潮流椭圆旋转率都较小,潮流运动形式以往复流为主,方向为NW—SE;除S4站以外,其余各站海流均为略带旋转的往复流,往复流的方向为NW—SE,旋转流的旋转方向为顺时针;研究海域表层余流大于中底层,近岸余流较弱,琼州海峡附近的站点余流最强;各站表、中、底层余流流向较一致,表层余流主要受风场的影响作用,底层余流主要受到底地形的影响。【结论】对调查区域的潮流、余流特性有了一个较为全面的认识。     

北部湾北部潮流谱分析和余流特征研究

【目的】研究北部湾北部的潮流谱和余流特征。【方法】利用1988年10月至1989年8月的涠洲岛附近10m、20m和30m海流观测资料进行谱分析。【结果】无论频率f0或f0,全日潮谱峰都高于半日潮谱峰。其中,主要半日潮周期为12h、12.4h,主要日潮周期分别为23.9h和25.8h。在半日潮和全日潮分量中,顺时针分量是主要的。从余流前进矢量可以看出:冬半年,10m、20m和30m层平均余流矢量方向分别为302°、338°和43°。夏季,10m、20m和30m层平均余流矢量方向分别为246°、298°和292°。【结论】风对1988年10月至1989年2月余流影响明显,但是制约余流运动的主要因素是北部湾北部环流。     

北部湾环流研究述评

针对北部湾环流的季节变化和琼州海峡水体输送的传统观念,根据近20多年的海流、底质、浮游生物的实地调查资料,对众多的研究结果进行对比和评述。认为:从平均态来说,琼州海峡水体输送全年都是从东向西,冬季多于夏季;冬季北部湾环流是气旋式,夏季,北部湾北部环流是气旋式,南部是反气旋式,其中分界线大致在19°30′N处。北部湾存在多处上升流区域,不计越南沿岸,仅靠近我国大陆,就有广西沿海铁山港和北海的上升流区;海南省西部,从八所—莺歌海的上升流区;海南省南部上升流区。虽然,北部湾环流研究已取得长足进步,但是,还存在许多不足之处,如潮汐余流的研究:未能在充分考虑水体边界、实际风场、真实地形、潮汐余流、密度流等诸多要素情况下,计算出北部湾真实环流。     

广西海岸潮间带草本植物群落的研究

【目的】探究广西海岸潮间带草本植物区系和群落类型,为广西滨海湿地的保护与利用提供参考依据。【方法】在广西海岸东段、中段及西段潮间带选择典型的地段作为研究样地,各段设置5~8个样地,采取样方法进行调查,记录组成种类和群落类型,分析植物区系成分,编制群落分类系统。【结果】广西海岸潮间带草本植物群落物种共有29种,隶属10科18属,莎草科、禾本科、水鳖科和丝粉藻科的种类较多;根据中国湿地植被的分类系统和分类原则,结合广西海岸的具体情况,将广西海岸潮间带草本植物群落划分为4个植被型和16个群系。【结论】草本植物科、属的区系成分简单,具有很明显的热带性;潮间带草本植物群落结构简单;高潮区和河口区分布的群落较多。     

有限风区内波浪数值模拟研究

【目的】研究港内波高分布特征及有限风区内风作用对波高的影响。【方法】以某码头工程为例,结合MIKE 21BW波浪模块及小区风成浪计算公式对港内波高进行计算,并对计算结果进行分析。【结果】计算组合中,W向、WSW向风作用下,港池西侧斜边岸线及西侧岸线前沿水域受岸线遮蔽的影响,波高相对较低,而湾底及东侧岸线前沿受外海入射波影响较大,波高相对较大。风作用对港内波高有一定的影响,W向风作用下,风浪对湾底岸线及东侧岸线前沿各观测点波高的贡献分别为9%~15%及12%~15%,WSW向风作用下分别为13%~35%及16%~41%。【结论】风作用对有限风区内波高的影响不容忽视。     

涠洲岛海域潮流不对称的偏度判别研究

【目的】潮流不对称现象是潮波运动的基本特征之一,潮流不对称的量化及适用性是近海潮波动力学的重要研究内容。采用涠洲岛附近海域1988年10月6日~1989年3月9日实测的分层(10m、20m和30m)潮流数据对涠洲岛附近海域的潮流不对称现象进行研究。【方法】首先对实测资料进行调和分析得出余流及35个分潮,进而基于调和分析结果利用潮流不对称偏度判别法对实测潮流数据的潮流不对称进行计算。【结果】研究认为,在u方向(W-E),虽然垂向上流速大小有变化,但均为正向不对称,且其不对称程度基本相同。在v方向(N-S),10m层和20m层流速均为负向不对称,30m层呈正向不对称,三者在量值上由上层向下逐渐增大。在各层次各方向上,对潮流不对称贡献最大组合的均为余流及余流与分潮的相互作用,O1、M2和MO3分潮的相互作用以及K1、M2和MK3分潮的相互作用对潮流不对称的贡献亦不能忽略,其量值能达到甚至超过O1、K1、M2的贡献。潮波进入浅水发生变形,导致潮流不对称的影响因素在浅水和深水海域不同。【结论】涠洲岛附近海域潮流不对称具有明显的垂向变化,10m、20m层与30m呈现不同的不对称特征。潮流不对称偏度判别法在较深水海域同样具有适用性。     

中国东部海区bGDGTs的含量分布及其与环境因子的关系

【目的】近海是接受陆源输入的主要地带,沉积物中的有机质有可能记录了流域环境与气候变化的信息。本文以中国东部海区表层沉积物中陆源细菌来源的支链类甘油二烷基甘油四醚脂(branched Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,bGDGTs)为研究对象,分析其作为流域环境与气候变化指标的可行性。【方法】使用高效液相色谱-质谱联用仪(HPLC-MS)分析海域表层沉积物中bGDGTs的含量和分布,并进一步统计分析其与环境因子的关系。【结果】中国东部海区沉积物中bGDGTs的绝对含量呈现出区块状分布,在东海基本上随离岸距离的增加而降低,而在南黄海最高值出现在南黄海中心泥质区。支链和类异戊二烯指数(BIT)值除在长江口外上升流区外,基本呈现出随离岸距离的增加而降低的趋势。【结论】bGDGTs主要来源于陆源输入;有机质主要富存于细颗粒沉积物,且有海洋自生bGDGTs的贡献;相对于陆源输入,海洋自生bGDGTs以环状为主;除特殊环境,BIT仍可以作为衡量陆源输入相对多寡的指标;东部海区沉积物中的甲基化指数/环化指数(MBT/CBT)不能作为构建流域古气候变化的指标。