台湾岛南部海域温跃层个例特征分析

利用台湾岛南部海域若干观测点的水温垂直分布资料,计算了各研究个例的温跃层要素,并进行了较为详细的分析.结果表明：台湾岛南部海域春、夏、秋、冬均有温跃层存在,其中以多跃层为主,每一跃层厚度较小.太阳辐射的强弱会影响跃层的强度;大风、寒潮等灾害性天气对第 1层温跃层的深度影响较大,但对强度和厚度的影响不明显;海流因素会影响到第 1层温跃层的深度和强度;地形也可能是影响第 1层温跃层深度和强度的重要原因之一.分析结果对认识该海域海洋温跃层的分布特征可以提供有益的参考.     

宫古海峡典型断面水文特征分析

宫古海峡是连接东海与太平洋的重要水道,其水文要素变化与两者交换密切相关.文中基于海洋再分析数据集JCOPE2(Japan Coastal Ocean Predictability Experiments 2)的温度和盐度模拟结果,分析了宫古海峡典型断面(KR断面)温度、盐度、密度垂向分布的变化特征,讨论了密度跃层的季节分布和年际变化.结果表明:(1)KR断面温度在表层大于22,℃并随深度降低,1,000,m左右温度为4,℃;盐度(S)在次表层(100~200,m)达到最大(S34.85),在中层(500~800,m)最小(S34.30);表层密度低于22,kg/m3,随深度逐渐增加,1,000,m左右密度大于27,kg/m3.等密线与等温线分布基本一致,两者在黑潮核心区向下倾斜.(2)KR断面温跃层在126°E以东外海区季节变化分为4个阶段,分别为无跃期(1—4月)、成长期(5—6月)、强盛期(7—9月)和消衰期(10—12月),盐跃层则只存在于7—9月的陆坡处且厚度较薄,密度跃层变化与温跃层一致.(3)密度跃层的分布主要受控于温度,仅在126°E附近近表层海域受盐度影响.100,m以浅的海洋密度跃层总时间变化(年际变化与季节变化之和)明显大于中深层,而且黑潮流核处总时间变化明显小于其两侧.水体不同深度的密度跃层主要时间变化机制存在差异,200,m以浅季节变化显著,200,m以深年际变化显著.     

水库水温分层的流场分析

水库水温分层是流体密度流现象的一种,其形成受库区内流场、太阳辐射和表层热交换的共同影响,而水温分层状态的出现又将影响水库来流在库区的流动过程和出库水流的温度.以流场与温度场耦合计算的立面二维水库水温模型为基础,对水温分层的主要影响因素进行了理论分析,结合数值模拟讨论了温度场与流场的相互作用,对分层状态与来流发展特别是与垂向流动的关系进行了剖析.认为一定的来流水温差和表层热通量是水库形成分层状态的必要条件;水库表层温跃层对紊动扩散的抑制使温跃层内纵向和垂向动量均低于层外水体,上游来流高温水遇此温跃层之后易被阻碍而形成密度流下潜;双温跃层主要由高温流动层通过紊动不完全侵蚀底部低温水层而形成;水库底部回流区方向受主流动层流线方向控制并随主流动层流线趋于水平而被压缩;泄流孔口高程处主流动层形成的流速切应变使附近温度梯度减小,等温线趋于稀疏,主流动层随流量增加而增厚.     

高地温对混凝土氯离子渗透性能影响分析

混凝土的抗氯离子渗透性是混凝土耐久性的一个重要指标,影响到引水隧洞等工程的使用寿命。为获得高地温对混凝土氯离子扩散的影响规律,在电通量法获得不同养护温度条件下,混凝土的抗氯离子渗透实验结果的基础上,采用非线性氯离子吸附模型与温度耦合的数值计算方法,分析了不同温度梯度条件下混凝土氯离子扩散规律。结果表明:20～60℃混凝土抗氯离子渗透性能随温度升高而增强; 60～90℃抗氯离子渗透性能随温度升高而迅速降低;随时间的推移自由氯离子在混凝土中呈非线性扩散且深度不断增大,直至穿透混凝土。因此,进行氯离子在混凝土中的扩散分布研究,可以客观地预测混凝土的服役寿命。     

潮汐水域流速场和温度场的数值模拟研究

结合拟建的深圳前湾电厂冷却水工程实际,对电厂温排水排入附近海域的流速场和温度场进行了平面二维数值模拟。将流速和潮位的计算结果与实测资料进行了分析比较,二者吻合良好。在此基础上,对电厂温排水的温度影响范围及取水温升进行了数值模拟预报,为工程设计和环境评价提供了依据。     

朗肯循环海洋温差能发电系统性能理论分析与试验

 针对海洋温差发电系统中效率低的问题，对海洋温差发电朗肯循环进行了理论分析，建立了系统中关键设备数学模型，计算了发电系统循环热效率、净输出功率。通过计算得到：当透平进口气体温度和冷凝温度一定时，循环热效率随透平进口气体压力的增大先升高后降低，且存在最大值。研建了15 kW朗肯循环海洋温差能发电系统并试验验证，得到了在模拟海洋温差下循环热效率随各参数的变化趋势与规律，同时与理论计算结果比较，验证了理论计算结果的可靠性。     

基于热-水-力耦合的电渗排水试验数值模拟

基于多孔介质理论和热力学理论,考虑电渗产生的温度对土体变形及排水性质的影响,建立热-水-力耦合作用下的电渗排水多场耦合数学模型,并利用Fortran语言编制计算程序。在此基础上开展电渗排水现场试验的数值模拟,并与现场监测结果进行对比。研究结果表明:建立的模型可较好地模拟电渗过程中的温度场、渗流场及应力场变化和分布规律。土体温度随能耗增大而升高,尤其对于电极附近土体;阳极周围土体孔隙水压力减小,而阴极周围土体孔隙水压力增大,且考虑温度作用下的电渗流量随电渗的持续而增加;地基沉降由土体温度上升引起。     

扩散模型源项选取及其数值实验

以温排水模型为例，对扩散方程中污染源项的简化条件进行了数值实验，所得结论较为合理，且适用于污水排海扩散数值模拟．并对黄岛电厂三期工程温排水对海域环境的影响进行了预测．     

长江河口石洞口电厂扩建工程温排水三维数值模拟

采用改进的河口海岸海洋三维数值模式ECOM,考虑潮汐、径流、风应力和江表面热通量的作用,计算和分析石洞口电厂扩建工程夏季温排水的输运扩散.数值模式计算流速流向和实测资料符合良好,表明模式能较正确地模拟长江河口的水动力过程.模式计算结果表明,温排水分布在沿岸一带,受径流作用,下游受影响范围远较上游大.在本工程排水口附近,大潮和小潮平均温升分别为2.34和2.84℃,表层温升为1.0℃的面积分别为0.09和0.20 km~2,底层温升为1.0℃的面积均为0.09 km~2.大潮期间流速大,平流和侧向扩散作用大,造成大潮期间本工程排水口附近温升大小、温升沿岸扩展的范围和量值明显比小潮期间小.     

舟山沿岸渔场春秋季温盐度分布特征研究

通过2015年11月与2016年5月在舟山沿岸渔场测得的温盐度数据进行分析研究,结果得知:舟山沿岸渔场的水温季节变化是春季为增温期,秋季为降温期,秋季水温高于春季,且秋季水平温差更大,春季近岸海域出现低温中心,外侧水温度高于近岸,秋季,舟山沿岸渔场中北部出现若干低温区;无论春秋,温度的垂直分布都比较均匀,春季温度随水层深度的增大而减小,秋季表层至20 m水层出现逆温现象。春秋两季舟山沿岸渔场的盐度偏低,水平盐差偏大,春季近岸海域盐度低,等盐线自西向东递增,秋季表层盐度比春季更低,水平盐差更大;垂直分布上,春秋季变化规律相似,表现为表层盐度最低,5 m水层以下盐度随着深度的增加均匀递增,其中秋季的20 m水层之下出现势力较弱的盐跃层。     

印尼百通热电站温排水数值模拟

沿海热电站在运行中,以冷却水为载体将大量的废热排放到海洋中,在改变附近海域流场的同时,还会在局部海域形成高温区,一方面导致取水口水温增高,降低冷却效率,另一方面也会对海洋生态环境造成不利影响.本文采用平面二维数学模型对印尼百通热电站附近海域的温度场进行模拟,对取水口附近的温升过程和等温线包络面积进行了分析,为印尼百通电站的环境影响及对策研究提供了参考依据.     

2008年台风森拉克引起上层海水降温的机制

采用区域海洋模型(regional ocean modeling system,ROMS)模拟了2008-2009年西太平洋的水动力过程,重点关注台湾东侧台风影响的海域,研究2008年13号强台风森拉克引起的上层海水降温机制.通过对模拟结果的分析,认为30m以上海水的降温主要是扩散作用即夹卷效应造成,而30m以下海水的降温主要由垂向对流即上升流造成.海水从下层50～800m的深度处辐聚上升,在表层50m以浅辐散流出.台风过后海水温度逐渐恢复.研究认为:台风会加强海水的垂向湍流/混合,导致最大Ekman泵吸水深下探,使得下层的低温海水更有可能到达表层.     

Internal tide characteristics over northern South China Sea continental slope

21-day in-situ ADCP current and CTD data from an anchored observational station by R/V Shiyan 3 are used to investigate the characteristics of intemal tide in the northern South China Sea continental slope. The results show that tide and internal tide are both mixed type in the observed region and dominated by diurnals; the maximum internal tidal major axes of K1, O1 were largest and reached 11 cm/s, 10 cm/s, respectively, and their current vectors rotate anticlockwise. The 300 m-deep internal tide presents obvious quasi-diurnal oscillation and its average amplitude reaches 50 m. Furthermore, internal tide carried high energy; in the upper layers above 140 m, the kinetic energy of intemal tides accounts for 15%--37% of overall kinetic energy, most of internal tide energy concentrates around the thermocline.     

Evidence for thermocline ventilation in the South China Sea in winter

Based on analysis of Levitus data in the South China Sea (SCS), this note addresses the seasonal feature of the mixed layer and thermocline in the northern SCS in winter, and demonstrates thermocline ventilation during the winter period. The ventilated thermocline is isopycnic layers between sigma 22.0 and 23.5, the other layers beneath is not ventilated yet. The process of thermocline ventilation is accompanied by detrainment water from the mixed layer into the thermocline at the outcropping line and moves to the south. Forced by subduction, the seasonal southward propagating signal also appears in the unventilated thermocline. The horizontal component of the signal propagatesalong the isoline of potential vorticity (PV), in other words, moves around a seasonal PV pool.     

舟山以东浅水海域夏季水团及温盐日变化特征

为了探索舟山以东浅水海域夏季水团分布及温、盐日变化规律,基于舟山以东浅水区域时间分辨率为1h的温盐深(CTD)站点数据,首先对数据剖面取平均以研究其温、盐场结构特征,然后利用Fuzzy聚类法对该区域进行水团划分,最后根据水团划分结果分区域统计分析跃层特征,并计算温、盐日变幅极差值以研究其日变化空间的分布特征。结果表明:研究区域可分为沿岸流水团、近岸混合水团、黑潮水团、东海中-深层水团、东海中-深层混合水团;受黑潮支流与沿岸流混合下沉的影响,调查海域中部中-深层水体相对高温、低盐;沿岸流区与黑潮水区10~20m深度层的温、盐日变幅较大,与跃层深度对应较好,表层、次表层的较小,底层的近似为0;近岸混合水团跃层上界深度最大、平均强度最小,该区域表层、底层日变幅相对较大。     

Intraseasonal variability of the subsurface temperature observed in the South China Sea (SCS)

Using Morlet wavelet transform we investi- gated the intraseasonal variability of the subsurface tem- perature in the SCS by analyzing ATLAS mooring data ob- tained during the South China Sea Monsoon Experiment (SCSMEX). It is found for the first time that subsurface temperature in the SCS exists intraseasonal variability, par ticularly in winter. The strongest intraseasonal variability ranges from 50 to 100 m with its maximum amplitude about 1.0-2.0℃. The subsurface temperature intraseasonal vari- ability in the SCS is primarily induced by local wind stress curl via adjusting the vertical displacement of thermocline. It reveals the important characteristic of intraseasonal varia- tions in the SCS upper ocean vertically.     

Pleistocene precession forcing of the upper ocean structure variations of the southern South China Sea

The precession plays a dominant role in driving the tropical monsoon variations. Our high resolution, millennial scale marine isotope records from ODP Site 1143 in the southern South China Sea (SCS) present the detailed history of the upper ocean structure variations over the past 1.56 Ma on glacial/interglacial timescale. The cross spectral analyses between the Earth's orbital variations and the isotopic differences reveal a high coherency between the East-Asian-monsoon-related thermocline and nutricline variations of the SCS and the precession. The variations of monsoon-related isotopic difference between species also demonstrate periodicities of 11-, 12- and 14- thousand years near semi-precession which originates in the tropics, highlighting the importance of the precession in driving the east Asian monsoon changes.     

暖池区1.53 Ma以来上层海水变化的颗石藻证据

对位于西太平洋暖池区核心的大洋钻探计划(ODP)807站1.53Ma以来深海沉积样品进行了颗石藻化石分析,通过Florisphaeraprofunda数量百分比讨论了营养跃层深度变化的趋势,并计算了初级生产力.结果表明1.53Ma以来暖池核心区海水营养跃层经历了明显变化:从1.53~0.9Ma,营养跃层深度逐渐变浅;自0.9Ma起营养跃层开始变深并保持到0.48Ma;0.48~0.28Ma之间是营养跃层深度明显变浅的一个时期,在这以后营养跃层逐渐变深.根据颗石藻得出的海水营养跃层变化与初级生产力变化基本一致,也与根据浮游有孔虫转换函数得出的温跃层深度变化趋势基本一致.对比ODP807站和南海ODP1143站F.profunda数量百分比和初级生产力变化曲线,两站在0.9Ma以前变化的趋势相反,而0.9Ma以后基本一致.说明0.9Ma以前暖池核心地区与边缘区上层海水的变化有差异,而0.9Ma以后两者则趋同.