夏季南海北部海洋混合的微结构特征研究

通过对2007年8月海洋湍流微结构剖面观测资料进行分析,研究南海北部上层湍流混合特征.结果表明,南海北部强混合发生区主要为北部陆架陆坡区域,陆架底混合层湍耗散率可达10-5W·kg-1异常高值.深水区温跃层以下,湍耗散率大部分为10-9W·kg-1量级,然而存在较多小尺度过程产生的强湍流薄层,其湍耗散率达到10-7W·kg-1量级.在吕宋海峡附近,观测到西太平洋次表层水入侵南海,同时伴随着强烈的湍流耗散和混合.混合系数γ的分布显示,Os-born模型估算南海混合率γ取0.11为佳.利用Richardson数对观测到的垂向热扩散系数参数化,发现陆架陆坡区和深水区的垂向混合有不同的规律.     

海洋湍流模式应用研究

海洋湍流模型研究自二十世纪70年代中发展至今,在海洋动力学研究中,特别是关于混合／层化研究中广泛应用,近年来由于认识到湍流对海洋生物过程的重要影响,对海洋湍流的客观描述更加关注。文中详细介绍了几个主要海洋动力学模型中的湍流封闭模式,如HAMSOM中的Prandlt混合长模型、Johns模型中的k-方程模型、POM中的k-kl模型、水动力学中常用的k-ε模型等等,介绍了海洋湍流模型的应用。对于湍流模型的使用提出针对具体问题选择的原则,复杂的并非最优的。     

南海北部浮游植物的时空异质性研究

 为研究南海北部浮游植物时空变化规律及其与海洋环境响应关系,采用1997-2002年开展的“南海专属经济区和大陆架渔业资源及其栖息环境调查”所取得的浮游植物调查数据,利用GIS空间局部插值法构建景观分析模型,对南海北部浮游植物时空异质性进行了分析。结果表明,南海北部海区浮游植物密度变化范围为0.03(4 179×10⁴ 个/m³,总平均为87.2×10⁴ 个/m³,夏冬春秋四季浮游植物平均密度由高至低。南海北部浮游植物总体近海高于远海,且在近海海域呈斑块状分布格局,斑块一般出现在北部湾中北部上升流区、粤东遮浪上升流区、台湾浅滩上升流区和粤西沿岸电白-阳江上升流区等南海北部几个重要上升流区内。浮游植物密度最高值斑块一般随着季风和沿岸流的季节转换而交替向东或向西方向进行有规律的漂移。     

南海北部陆坡地形特征及其影响因素研究

南海北部陆坡位于南海北部大陆边缘,地质构造活动丰富,是大陆和深海进行物质和能量交换的重要过渡区。研究北部陆坡区复杂的地形地貌,有助于深化对南海北部陆缘海底地质活动与环境变化的认识,并为资源勘探与工程建设提供基础地质信息支撑。本研究基于全球水深地形图（General Bathymetric Chart of the Oceans,GEBCO）数据及实测多波束数据,对南海北部陆坡的地形地貌进行研究,识别出不同的地貌类型,并探讨其形成和发展的控制因素。研究表明,南海北部陆坡发育有海台、海山、海丘、海槽、海底峡谷以及冷泉地貌类型。南海北部陆坡地形地貌的发育和演化主要受控于构造活动及火山活动,而外动力地质作用如沉积输运、海平面变化及甲烷流体的活动等,都对研究区的地形地貌做了进一步的改造,使之更加复杂。     

东海陆架坡折处温度微结构观测

对2004年3月7日至9日东方红2号科学考察船利用自由沉降的微结构剖面仪TurboMAP-II在东海陆架坡折海区获取的高垂向分辨率的温度资料进行了分析和计算，并将计算得到的热扩散系数与由流速剪切得到的湍混合率进行了比较. 结果表明，观测海区的温跃层附近存在着由小尺度内波、Kelvin—Helmholz不稳定及盐指现象导致的较强的温度脉动. 观测站位的热耗散率大都分布在 10^-10—10^-6℃²·s^-1，并且呈现出低-高-低的垂向分布特征；相应的热扩散系数的范围是从10^-6—10^-2m²·s^-1，其垂向分布与热耗散率恰好相反，为高-低-高. 整个断面的平均热扩散系数为2.95×10^-3m²·s^-1，此值大于利用流速剪切计算的沿断面平均的湍混合率2.32×10^-3m²·s^-1. 通过对盐指区和非盐指区热扩散系数与湍混合率的比较，表明盐指现象的存在是热扩散系数大于湍混合率的主要原因.     

晴空湍流在强天气过程临近预报中的应用研究

为研究强对流天气发生前的先兆信息,利用多普勒天气雷达的径向风场与谱宽数据对大气的湍能耗散率进行了反演。通过对2009年6月3日南京一次强雷暴过程和2009年6月14日南京一次飑线过程的研究发现,天气过程发生前湍能耗散率随时间的变化,可以用来判断湍流运动的剧烈程度。强对流天气发生前往往会有晴空回波的出现;并且湍流运动较正常情况下剧烈。反演得到的边界层湍能耗散率可以用来识别较强的湍流运动。通过两次典型的强天气过程的对比分析还发现,湍流在降水过程发生前2~3 h,会有趋势变化的拐点出现;并且是一个持续的加强阶段。当趋势特征出现后,且湍能耗散率最大量级达到3 000 cm2·s-3以上时,可认为即将有强对流的天气过程出现。根据湍能耗散率的变化可以获得强对流天气出现的先兆信息,这对提高强对流天气的预报水平具有重要意义。     

南海北部夏季海表二氧化碳分压及其海气通量的遥感算法初探

基于2004年夏季南海北部现场调查数据初步建立单一温度参数与温度和叶绿素a双参数估计海表二氧化碳分压（PCO2）的遥感经验算法．采用一组独立数据（2000年夏季）检验的结果,单一参数和双参数算法反演值与实测值之间的均方根误差（RMs）分别为22．1μatm（1atm=101325Pa）和6．3μatm,说明南海北部夏季叶绿素a对Pco2瓯的时空变动仍然有不可忽略的影响,因此,采用双参数算法是必要的．进一步结合卫星风场数据计算夏季南海北部海气CO2通量,2000年夏季CO2通量为7．65mmol·m-2·d-1,与基于实测数据估算的通量基本相符．多年平均的遥感海气CO2通量的空间差异显著,表明基于现场数据的简单外推可能导致较大的不确定性,现场与遥感手段的结合是提高大尺度碳通量观测可靠性的理想手段．     

新生代南海北部碳酸盐岩台地的淹没事件研究

碳酸盐岩台地广泛发育及其淹没事件是南海新生代地层的重要特征之一。通过钻孔揭示的地层，古生物等资料对位于南海北部的东沙和西沙碳酸盐岩石地发育，演化及其淹没层序进行了分析，首次提出了本区自新生代以来经历了三次大的淹没和若干次小的淹没事件，分别相当于Haq提出的三级和四级层序。     

混合热阻条件下内可逆卡诺制冷机的优化性能

研究并导出了混合热阻条件下内可逆卡诺制冷机的性能界限及最佳制冷率与制冷系数间的关系式。由此可确定在给定热源温度及热传导系数的情况下制冷机的最佳制冷系数     

中国南海北部新生代古环境的变迁

为了解中国南海北部新生代古环境的变迁,在分析参考相关科学成果的基础上,综述该区域的古环境的变迁。早第三纪珠江口盆地以陆相、河湖相沉积为主,气温凉爽,属暖温带至北亚热带环境;晚第三纪,从晚渐新世到上新世晚期,该区域由淡水湖泊沉积环境,逐渐过渡到海、陆交互环境、潮问带或浅水滨海沉积环境、浅海环境等,气候也演变成潮湿的热带、亚热带气候。第四纪,随着冰期、间冰期的波动,沉积环境也分别呈近岸陆面剥蚀环境一浅水滨海沉积环境或浅海环境的交替。香港地区“岗岭山坡”区段属陆面风化剥蚀环境,而在“河谷平原”则由陆面风化剥蚀环境演变为陆面河、湖相或沼泽沉积环境。古环境的变迁主要受太阳幅射脉动状态等综合因素的影响。     

黑潮和南海北部海流相互关联的数值模拟研究

根据北太平洋环境区域性模式的计算结果研究了黑潮和南海北部上层海流的相互关联问题。计算结果表明：在巴士海峡南部一年中大部分时间都有一部分黑潮水流入南海，其中一部分在南海呈一反气旋式弯曲，然后在巴士海峡北部又流回到黑潮主干；另一部分与南海北部的一个气旋式涡旋的北翼一起向西流动，有时可以一起 流到南海的内部海域。６月份南海北部并不存在气旋式涡旋，在巴士海峡南部进入南海的水，只呈反气旋式流动，从巴士海峡北     

南海北部陆缘黏土矿物组合特征与地质意义

采用沉积矿物分析方法对南海北部九口探井渐新世—中新世沉积物进行系统的黏土矿物分析.结果表明:南海北部沉积物黏土矿物组成随时间及空间呈现规律性变化,黏土矿物伊/蒙转化深度具有自北向南逐步变浅的规律,与地温梯度升高变化趋势基本一致,这种黏土矿物伊/蒙转化的变化规律反映了南海北部洋陆过渡地壳减薄,莫霍面抬升,热流值升高的趋势.通过黏土矿物组合演变特征与热流变化趋势的相关关系,可以预测区域性温度场变化规律,加深对南海北部洋陆过渡地壳厚度变化的认识.     

海洋垂直混合系数对大洋环流影响的敏感性研究

利用美国地球流体实验室的Modular Ocean Model(MOM4)模式构建了一组全球实际大洋环流实验,以检验海洋环流形势及温度结构对海洋垂直混合系数的敏感性,并仔细分析了各实验中温度方程中各项的变化,讨论了垂直混合系数改变对海洋环流形势影响的物理机制。实验结果表明,海洋垂直混合系数对海温的空间分布和海洋流场结构都有很大影响,这种影响在赤道温跃层附近表现得最为明显。这说明大洋环流对垂直混合强度的变化是相当敏感的。一般来说,在混合系数取值大的实验中大洋中上层温度的垂直和水平梯度都较小,相应的南北赤道流强度较强,赤道潜流和南北赤道逆流强度较弱,在混合系数取值小的实验中大洋中上层的温度梯度较大,此时南北赤道流强度较弱,赤道潜流和南北赤道逆流强度较强,赤道流系的各分支在范围上也有相应变化。     

栅条絮凝池栅条间距对絮凝水力条件的影响研究

以工程实体中的栅条絮凝池为研究对象,结合现有的絮凝动力学理论,建立数学模型,利用计算流体力学数值模拟软件对栅条絮凝池中的流场进行数值模拟计算。模拟以栅条间距为絮凝水力条件的影响因素,选择湍动能 k、湍动能耗散率ε、涡旋速度梯度 G0为评价指标,分析研究栅条絮凝池的最佳水力条件。     

南海深层水的来龙去脉

中国南海是一个半封闭、深海盆、多岛屿(海山)、多连通的边缘海,南海深层水十分活跃,更新时间快,具有典型的南海深层环流特征。综述了目前海洋学家对南海深层水的认知,厘清了南海深层水的来龙去脉,并阐述了南海深层环流的特色。     

混合热阻条件下内可逆卡诺制冷机的优化性能

研究并导出了混合热阻条件下内可逆卡诺制冷机的性能界限及最佳制冷率与制冷系数间的关系式。由此可确定在给定热源温度及热传导系数的情况下制冷机的最佳制冷系数。     

舟山海域夏季湍流混合的时空特征

利用2018年7月18日在舟山外海(31°00′N,122°59′E)周日观测的声学多普勒流速剖面仪(ADCP)和温盐深(CTD)剖面仪数据,综合采用方差和Thorpe尺度分析了该研究区域湍流的雷诺应力、Brunt-Vaisala频率、湍流动能耗散率和湍流扩散率的时空分布特征.结果表明,研究区域底边界层内的雷诺应力较强,对该层内水体的湍流混合起到了重要作用.深度平均的Thorpe尺度主要具有6～10h的周期,涨潮的垂向翻转尺度明显大于落潮时的垂向翻转尺度.湍流动能耗散率的平均值为4.83×10-5 W/kg,湍流扩散率的平均值为3.08×10-2 m2/s,二者随时间的变化基本一致,在涨潮时段内二者均处于增大趋势,而在落潮时段内二者处于减小趋势.     

海洋垂直混合系数对大洋环流影响的敏感性研究

利用美国地球流体实验室的Modular Ocean Model（MOM4）模式构建了一组全球实际大洋环流实验,以检验海洋环流形势及温度结构对海洋垂直混合系数的敏感性,并仔细分析了各实验中温度方程中各项的变化,讨论了垂直混合系数改变对海洋环流形势影响的物理机制。实验结果表明,海洋垂直混合系数对海温的空间分布和海洋流场结构都有很大影响,这种影响在赤道温跃层附近表现得最为明显。这说明大洋环流对垂直混合强度的变化是相当敏感的。一般来说,在混合系数取值大的实验中大洋中上层温度的垂直和水平梯度都较小,相应的南北赤道流强度较强,赤道潜流和南北赤道逆流强度较弱,在混合系数取值小的实验中大洋中上层的温度梯度较大,此时南北赤道流强度较弱,赤道潜流和南北赤道逆流强度较强,赤道流系的各分支在范围上也有相应变化。     

南海北部陆缘深水区礁相碳酸盐岩的地球物理特征

利用地震、钻井及测井资料,通过地震剖面的精细解释对南海北部陆缘深水区中新世礁相碳酸盐岩分布进行研究.并采用地球物理反演及地震属性研究方法,分析已有钻井的礁相碳酸盐岩的储层物性.结果表明:储层物性良好的礁相碳酸盐岩具有较高渗透率、高孔隙度、高波阻抗及高P波速度,同时纵向及横向上具有不均一性;储集物性较差的礁相碳酸盐岩渗透率和孔隙度都比较低,而纵向及横向均一性较好,波阻抗也相对较高;琼东南盆地深水区礁相碳酸盐岩在储层物性上接近于流花11-1(LH11-1)储层,表现为高速度、强波阻抗以及横向上的不均一性,可以作为较好的储层.     

南海北部大陆架海洋生态系统Ecosim模型的动态模拟

为了确定最佳的渔业政策,采用EwE 5.1软件,对南海北部大陆架海洋生态系统构建了1987-1998年Ecosim(时间动态)模型。Ecosim模型包含了32个功能组,初始参数来源于20世纪80年代末期静态平衡的Ecopath模型。通过营养关系,分析了渔业捕捞对主要经济鱼类的动态影响。结果显示1998年系统总输出、总生物量都有不同程度的增加,而总捕捞量则有所降低;强化的捕捞压力导致了低值小型鱼类被捕食压力的间接缓解,大中型高价值鱼类的生物量发生明显下降;说明了生态系统呈现出逆向发育的主要原因在于过度捕捞所产生的从上而下(top-down)的控制作用。