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钦州湾水交换能力数值模拟研究

海洋学报 2017年第3期39卷 14-23页

作者：陈振华夏长水乔方利中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 国家海洋局海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266071

基于普林斯顿海洋模式(Princeton Ocean Model,POM),以M2、S2、K1、O1、M4和MS46个分潮为驱动,建立了包含漫滩处理的高分辨率钦州湾水动力模式。与现场观测的数据对比表明,该模式能较好地刻画钦州湾的水动力特征。在此基础上建立了水质... 详细信息

基于普林斯顿海洋模式(Princeton Ocean Model,POM),以M2、S2、K1、O1、M4和MS46个分潮为驱动,建立了包含漫滩处理的高分辨率钦州湾水动力模式。与现场观测的数据对比表明,该模式能较好地刻画钦州湾的水动力特征。在此基础上建立了水质模型,模拟钦州湾的水交换过程。模拟结果表明:钦州湾水交换能力整体上较强,整个湾平均的水体半交换时间约为18d,水体平均存留时间为45d。空间分布上,钦州保税港区以南海域水交换能力最强,半交换时间小于1d;沿着水道向北,水交换能力逐渐减弱;茅尾海中部半交换时间为26~28d;茅尾海的东、西、北3个部分存在水交换滞缓区,半交换时间超过50d。数值实验表明,采用漫滩技术对准确模拟钦州湾潮流速度和水交换能力非常重要,不考虑漫滩过程会低估钦州湾的潮流速度和水体交换能力。水平扩散系数对流速及交换时间都有影响,但影响有限。

关键词：钦州湾数值模拟水质模型水交换能力半交换时间平均存留时间

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福建省海湾数模与环境研究旧镇湾

基于地球系统模式FIO-ESM v2.0对1850~2014年大西洋经向翻转环流变化的研究

丛书名：福建省主要海湾数模与环境研究项目系列专著9fu jian sheng zhu yao hai wan shu mo yu huan jing yan jiu xiang mu xi lie zhuan zhu

2010年

作者：刘修德夏长水等

旧镇湾数模与环境研究是福建省海湾数模与环境研究项目系列专著之一，其从旧镇湾围填海历史和现状开始，系统地研究了围填海对旧镇湾水动力环境、化学环境、生物生境及环境容量个方面的影响，全面分析了围填海的利弊，科学分析了围填海... 详细信息

ISBN: (纸本)9787502779153

旧镇湾数模与环境研究是福建省海湾数模与环境研究项目系列专著之一，其从旧镇湾围填海历史和现状开始，系统地研究了围填海对旧镇湾水动力环境、化学环境、生物生境及环境容量个方面的影响，全面分析了围填海的利弊，科学分析了围填海项目的发展前景及其影响。

关键词：填海造地区域规划环境生态评价福建省

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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汇雅图书（南通市图书馆）

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海洋与湖沼 2022年第3期53卷 538-556页

作者：曹茜董昌明夏长水南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 南方海洋科学与工程广东省实验室广东珠海519000 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

大西洋经向翻转环流(Atlantic meridional overturning circulation,AMOC)作为全球大洋的极向热量输送带,对大西洋附近区域的天气及全球气候变化都存在至关重要的影响。采用自然资源部第一海洋研究所研发的地球系统模式FIO-ESM v2.0(Fir... 详细信息

大西洋经向翻转环流(Atlantic meridional overturning circulation,AMOC)作为全球大洋的极向热量输送带,对大西洋附近区域的天气及全球气候变化都存在至关重要的影响。采用自然资源部第一海洋研究所研发的地球系统模式FIO-ESM v2.0(First Institute of Oceanography-earth system model version 2.0)分析了1850~2014年AMOC的空间分布特征及时间变化规律,并进一步讨论造成该变化的可能因素。研究结果表明:1850~2014年AMOC最大值出现在40°N、1000 m深度附近,其时间序列总体呈现-0.0791×10^(6)m^(3)/(s·a)的减弱趋势,该期间伴随着Labrador、Irminger海域冬季混合层深度的变浅。通过将模式计算的AMOC强度与RAPID(rapid climate change programme)和OSNAP(overturning in the subpolar North Atlantic program)观测资料进行对比,结合模式间并行比较结果显示该模式能较好地再现观测数据期间的AMOC变化规律。FIO-ESM v2.0模式模拟的AMOC具有55 a左右的年代际周期,Labrador、Irminger海域冬季混合层深度变化揭示的对流变化以及Labrador、GIN海域表层海水密度变化造成的海水下沉对AMOC强度的周期性振荡贡献较明显,其周期性变化与海表盐度(sea surface salinity,SSS)、海表温度(sea surface temperature,SST)、蒸发与降水的差值、北大西洋涛动(North Atlantic oscillation,NAO)等要素的变化密切相关。

关键词：大西洋经向翻转环流(Atlantic meridional overturning circulation,AMOC) FIO-ESM v2.0模式 AMOC指数

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黄海冷水团上升流对叶绿素垂向分布的影响

海洋科学进展 2002年第3期20卷 9-14页

作者：张书文夏长水袁业立海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室山东青岛266061

利用黄海冷水团物理-生态耦合模式,对冷水团水域叶绿素垂向分布的季节变化进行了数值模拟研究。物理模式为冷水团热动力模型;生态模式主要考虑叶绿素、营养盐和食植浮游动物基本状态变量的耦合方程。研究结果表明,黄海冷水团上升流对叶... 详细信息

利用黄海冷水团物理-生态耦合模式,对冷水团水域叶绿素垂向分布的季节变化进行了数值模拟研究。物理模式为冷水团热动力模型;生态模式主要考虑叶绿素、营养盐和食植浮游动物基本状态变量的耦合方程。研究结果表明,黄海冷水团上升流对叶绿素垂向分布的夏季上层结构具有显著影响。整个夏季,受上升流的影响,叶绿素垂向分布最大值的位置向海面抬升,量值增大,混合层叶绿素的平均浓度增加。与实测资料比较表明,考虑冷水团上升流的影响比不考虑上升流与实测结果符合要好。

关键词：垂向分布黄海冷水团叶绿素季节变化上升流浮游动物浮游植物

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黄海冷水团水域物理-生态耦合数值模式研究

自然科学进展 2002年第3期12卷 315-319,T003页

作者：张书文夏长水袁业立海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室青岛大学青岛266063

以物理-生态耦合数值模式为研究手段,对黄海冷水团水域叶绿素和营养盐垂向分布的季节变化进行了研究.模式成功地揭示了叶绿素和营养盐垂向分布季节变化的主要特征,叶绿素垂向分布最大值形成和演变过程、两次大量繁殖期及物理过程对其夏... 详细信息

以物理-生态耦合数值模式为研究手段,对黄海冷水团水域叶绿素和营养盐垂向分布的季节变化进行了研究.模式成功地揭示了叶绿素和营养盐垂向分布季节变化的主要特征,叶绿素垂向分布最大值形成和演变过程、两次大量繁殖期及物理过程对其夏季垂向结构的影响.与实测资料比较表明:数值模拟结果与实测结果具有较好的一致性.

关键词：黄海冷水团水域物理-生态耦合数值模式叶绿素季节变化数值模拟营养盐垂向分布海洋生态动力学

波浪-海流-微地形耦合的沉积动力模式建立及应用

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海洋学报 2017年第7期39卷 12-25页

作者：芦静夏长水滕涌刘学海中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 国家海洋局第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室山东青岛266061

沙纹微地形普遍存在于海底,沙纹的消长能改变底部应力进而影响泥沙的运移。以往研究较多侧重于波致沙纹,并已应用于波浪模式的底摩擦计算,而较少考虑波流联合效应产生的沙纹,也未将其应用于综合的水动力模式和沉积物输运模式。本文在PO... 详细信息

沙纹微地形普遍存在于海底,沙纹的消长能改变底部应力进而影响泥沙的运移。以往研究较多侧重于波致沙纹,并已应用于波浪模式的底摩擦计算,而较少考虑波流联合效应产生的沙纹,也未将其应用于综合的水动力模式和沉积物输运模式。本文在POM水动力模式中嵌入新南威尔士大学泥沙模式,通过耦合波流共同作用的微地形模型与波流相互作用底边界层模型,发展了波浪-海流-微地形(沙纹)耦合的沉积动力模式。本文将该模式应用于澳大利亚Jervis湾,针对波主导和波流联合主导沙纹两种类型,分别进行了沙纹发展状态、几何形态的分布及悬浮泥沙的模拟。结果表明:波致沙纹比波流联合作用的沙波具有更大的波高和波长,因此当波主导时沙纹对悬浮泥沙起着关键作用。通过考虑随沙纹变化的粗糙度,相比于以往模式设置均一的粗糙度,该模型能对悬浮物浓度的骤升过程进行更精细的预测。

关键词：沉积动力模式波流耦合微地形沙纹底边界层底粗糙度悬浮泥沙

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长江口外及浙江沿岸夏季上升流的潮生机制

中国科学（D辑） 2007年第1期37卷 133-144页

作者：吕新刚乔方利夏长水袁业立国家海洋局第一海洋研究所

基于普林斯顿海洋模式(POM)建立了MASNUM(Laboratory of MArine Science and NUmerical Modeling)海浪-潮流-环流耦合模式,对长江口外及浙江沿岸海域夏季的上升流现象进行了数值模拟,并从潮运动的角度分析了其动力机制,对该海域潮致上... 详细信息

基于普林斯顿海洋模式(POM)建立了MASNUM(Laboratory of MArine Science and NUmerical Modeling)海浪-潮流-环流耦合模式,对长江口外及浙江沿岸海域夏季的上升流现象进行了数值模拟,并从潮运动的角度分析了其动力机制,对该海域潮致上升流的形成机理给出了一种新的解释.研究表明,该海域上升流的潮生机制同时体现在正压和斜压2个方面:单纯的正压潮余流能够通过底层辐合和沿地形坡度爬升两种过程产生上升流;在斜压海洋环境下,强烈的潮混合作用在近岸陆坡区形成显著的锋面,锋面两侧存在明显的密度差异,该密度差异造成的水平压力梯度诱生出沿锋面的次级环流,其上升流分支出现在锋区附近.数值试验表明,潮运动是该海域上升流的一个极为重要的诱发因子,甚至占主导地位.研究还发现,与单纯模拟M2分潮相比,对M2,S2,K1及O14个主要分潮耦合计算有助于改善正压潮致上升流的模拟结果.

关键词：上升流动力机制数值模拟潮运动潮致锋面

地球系统模式FIO-ESM v2.0对北太平洋年代际气候变化的模拟评估

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海洋学报 2023年第9期45卷 25-44页

作者：韦销蔚董昌明夏长水乔方利广西壮族自治区气象局气象信息中心广西南宁530022 南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

数值模拟方法在研究长时间的气候变化上扮演着重要角色。一直以来,数值模式模拟年代际气候变化如太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换存在巨大挑战。本文利用自然资源部第一海洋研究所研发的地球系统模式(First Institute of Oceanography-... 详细信息

数值模拟方法在研究长时间的气候变化上扮演着重要角色。一直以来,数值模式模拟年代际气候变化如太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换存在巨大挑战。本文利用自然资源部第一海洋研究所研发的地球系统模式(First Institute of Oceanography-Earth System Model Version 2,FIO-ESM v2.0)145年(1870–2014年)历史气候模拟试验结果,结合再分析资料和另外两个地球系统模式结果,分析评估了该模式对太平洋年代际振荡的模拟能力。研究发现,FIO-ESM v2.0能够再现历史时期PDO的空间模态分布特征,其PDO指数具有10~30年的周期变化特征,同时于1960年以后能刻画出与再分析数据结果相近的PDO位相转变特征。研究表明,FIO-ESM v2.0能够较为准确地模拟出PDO的位相转变特征。另外,本文还评估了该模式对大气环流模态的模拟能力及其与PDO之间的关系,以及该模式模拟PDO的可能机制。该模式的PDO与大气环流的阿留申低压模态相关。进一步的分析表明,平流作用和热通量是关键年代际海域海温异常振幅的主要因素,而罗斯贝波西传时间则可能是影响PDO位相转变的关键因素。

关键词： FIO-ESM v2.0 太平洋年代际震荡海气相互作用

C网格嵌套技术及其在海洋波动传播模拟中的应用

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海洋科学进展 2003年第4期21卷 401-406页

作者：夏长水陈显尧乔方利袁业立海洋环境科学与数值模拟国家海洋局重点实验室

采用粗细嵌套的ArakawaC网格模拟Klevin波和Rossby波沿赤道传播的过程,研究在粗细网格嵌套边界产生数值振荡和反射的原因及其消减方法,得到合理的并能用于复杂海洋模式的ArakawaC网格下的嵌套方案。数值实验结果表明:波形在粗细网格边... 详细信息

采用粗细嵌套的ArakawaC网格模拟Klevin波和Rossby波沿赤道传播的过程,研究在粗细网格嵌套边界产生数值振荡和反射的原因及其消减方法,得到合理的并能用于复杂海洋模式的ArakawaC网格下的嵌套方案。数值实验结果表明:波形在粗细网格边界产生数值振荡的原因是波形在不同分辨率下的形态有差异,在粗网格下波形趋向于平坦化,而细网格下趋向于锐化。采用双向嵌套和粗细网格交界处加松弛的方法可以有效地消减数值振荡和反射。

关键词： C网格嵌套数值模式