海洋学报

综述_海洋工程

  • 关于Boussinesq型水波方程理论和应用研究的综述

    孙家文;房克照;刘忠波;范浩煦;孙昭晨;王平;

    Boussinesq型方程是研究水波传播与演化问题的重要工具之一,本文就1967-2018年常用的Boussinesq型水波方程从理论推导和数值应用两个方面进行了回顾,以期推动该类方程在海岸(海洋)工程波浪水动力方向的深入研究和应用。此类方程推导主要从欧拉方程或Laplace方程出发。在一定的非线性和缓坡假设等条件下,国内外学者建立了多个Boussinesq型水波方程,并以Stokes波的相关理论为依据,考察了这些方程在相速度、群速度、线性变浅梯度、二阶非线性、三阶非线性、波幅离散、速度沿水深分布以及和(差)频等多方面性能的精度。将Boussinesq型水波方程分为水平二维和三维两大类,并对主要Boussinesq型水波方程的特性进行了评述。进而又对适合渗透地形和存在流体分层情况下的Boussinesq型水波方程进行了简述与评论。最后对这些方程的应用进行了总结与分析。

    2020年05期 v.42 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]

论文_物理海洋、海洋气象、海洋物理

  • 基于拉格朗日拟序结构的黑潮区域海流运输结构提取和分析

    田丰林;任一丹;何遒;陈戈;

    海流的拉格朗日运动对于研究物质输送有着重要意义,拉格朗日拟序结构(LCSs)作为研究海流结构的新型方法,相比于传统欧拉方法更为客观。本文提出了一种新的计算LCSs束的方法,基于25年的平均速度场,利用变分方法计算得到黑潮区域的气候态LCSs,并通过简化合并的方法得到了气候态LCSs束,该LCSs束能够突出地显示出海流特性和运输模式,其代表的平均拉格朗日环流有很强的约束作用,且具有鲁棒性。最终我们获得了气候态下12个月份的流场结构图,揭示了月周期性拉格朗日环流规律。本文还利用虚拟粒子输运、多年浮标轨迹以及气候态温盐异常3种方法进行了验证,与拉格朗日运输模式相吻合,证明了海流拉格朗日拟序结构的准确性和可靠性。

    2020年05期 v.42 12-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 32405K]
  • 浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度的影响

    陈思宇;乔方利;黄传江;宋振亚;

    上层海洋在全球气候系统中起着至关重要的作用。对上层海洋层结及混合的模拟偏差一直是海洋和气候数值模式发展中悬而未决的问题。本文首先评估了CMIP5中45个模式对上层海洋层结模拟的偏差,确认了冬季亚热带地区海洋模式垂向混合偏强。随后,基于自然资源部第一海洋研究所地球系统模式(FIO-ESM v1.0),分别开展了1986-2005年期间包含和关闭海浪垂向混合情况下的数值实验,分析浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度模拟的影响及机制。发现浪致混合使得气候模式中亚热带海域冬季的海洋层结增强,增强的层结使上层海洋更加稳定。首次揭示了增加浪致混合反而降低了海洋总体的垂向混合率:浪致混合使北半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的227 cm~2/s降低到有浪实验的178 cm~2/s,降低了21.6%;南半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的189 cm~2/s降低到有浪实验的165 cm~2/s,降低了12.7%。进一步分析发现,浪致混合主要是通过增加冬季亚热带海域上层海洋的热含量从而强化了海洋的层结,最终改善了气候模式对上层海洋混合的模拟。

    2020年05期 v.42 22-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1929K]
  • 天津沿岸冷锋型温带风暴潮的客观分型研究

    王万筠;窦策伟;殷海涛;沈岳峰;

    选取1956-2016年共126例天津沿岸风暴潮个例,基于统计资料研究其发生规律,并按照天气形势将之分类。冷锋型温带风暴潮个例占据全部风暴潮个例的60%以上,其平均每年发生1.28次,2013-2016年有明显增多的趋势。利用Lamb-Jenkinson(L-J)客观分型方法,对2003-2016年的冷锋型温带风暴潮个例进行客观分型,并计算5个环流指数。分型结果表明:除有1例无法归类外,其余均可进行客观分类。在全部分型的27类环流类型中,冷锋型温带风暴潮个例的环流主要集中在12类之中。其中反气旋混合偏东气流型、反气旋混合东北气流型、偏东气流型均发生较多次数,共占据了总数的58.8%。此3类出现次数多,产生的增水大,可认为冷锋型温带风暴潮个例依据客观分型再次细分为此3种主要类型。3种主要的客观环流类型80%集中出现在秋、冬季节。利用典型过程的海平面气压场进行对比分析,其客观分型结果可以对影响渤海的冷锋走向和冷高压中心位置进行区分。环流指数的强弱粗略的表示了风暴潮过程的强弱。客观环流类型和环流指数,可以为风暴潮个例对比分析提供客观依据。

    2020年05期 v.42 31-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 4886K]
  • 1960-2017年北部湾珊瑚礁区海洋热浪增强原因分析

    张文静;郑兆勇;张婷;陈天然;

    在全球气候变化、区域气候因素的共同作用下,海洋热浪频发,北部湾珊瑚礁正处于快速退化之中。探究海洋热浪逐年增强的机制,对预测珊瑚礁未来生长环境具有重要意义。根据北部湾东部4个海洋站(北海、涠洲、海口、东方)实测海表温度历史资料和该海域的相关气候资料,选取SSTA、DHM、DHW、DHD 4种指标,采用相关分析和对比分析法探讨该海域近58年海洋热浪的变化趋势及原因,结果表明:(1)1960-2017年北部湾东部珊瑚礁区海洋热浪爆发的强度及频率逐年波动上升;(2)海洋热浪逐年增强源于全球性的厄尔尼诺事件增多、区域性的高压系统增强及风场减弱等多因素共同作用;(3)全球变暖背景下造成的海洋热浪爆发对北部湾东部海域的珊瑚礁生态系统已经造成不利影响。

    2020年05期 v.42 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1483K]
  • BCC_CSM对北极海冰的模拟:CMIP5和CMIP6历史试验比较

    王松;苏洁;储敏;史学丽;

    本文利用北京气候中心气候系统模式(BCC_CSM)在最近两个耦合模式比较计划(CMIP5和CMIP6)的历史试验模拟结果,对北极海冰范围和冰厚的模拟性能进行了比较,结果表明:(1)CMIP6改善了CMIP5模拟海冰范围季节变化过大的问题,总体上更接近观测结果;(2)两个CMIP试验阶段中BCC_CSM模拟的海冰厚度都偏小,但CMIP6试验对夏季海冰厚度过薄问题有所改进。通过对影响海冰生消过程的冰面和冰底热收支的分析,我们探讨了上述模拟偏差以及CMIP6模拟结果改善的成因。分析表明,8-9月海洋热通量、向下短波辐射和反照率对模拟结果的误差影响较大,CMIP6试验在这些方面有较大改善;而12月至翌年2月,CMIP5模拟的北极海冰范围偏大主要是海洋热通量偏低所导致,CMIP6模拟的海洋热通量较CMIP5大,但北大西洋表层海流的改善才是巴芬湾附近海冰外缘线位置改善的主要原因。CMIP试验模拟的夏季海冰厚度偏薄主要是因为6-8月海洋热通量和冰面热收支都偏大,而CMIP6试验模拟的夏季海冰厚度有所改善主要是由于海洋热通量和净短波辐射的改善。海冰模拟结果的改善与CMIP6海冰模块和大气模块参数化的改进有直接和间接的关系,通过改变短波辐射、冰面反照率和海洋热通量,使BCC_CSM模式对北极海冰的模拟性能也得到有效提高。

    2020年05期 v.42 49-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 19595K]
  • 基于CMIP5模式与Argo观测数据的海洋有效重力势能分析

    牛凡;王涛;廖光洪;

    有效重力势能作为重力势能中活跃的部分,能够参与海洋能量循环。本文计算和评估了CMIP5中9个模式的全球大洋2 000 m以上积分的有效重力势能和200~500 m深度范围内的中尺度有效重力势能,并与由BOA_Argo观测数据计算的结果进行比较。分析表明,就全球大洋2 000 m以上积分的有效重力势能而言,多数模式的计算结果均大于由Argo观测数据计算的结果。通过比较有效重力势能的空间分布特征,发现在强动力活跃区(特别是黑潮、湾流、南极绕极流区),模式与观测相差较大,其差别主要来源于观测与模式中扰动密度的差异。此外,在黑潮和南大洋区域,涡动能和有效重力势能具有较高的时间相关性,而在北大西洋湾流区域,两者的相关性较低;功率谱分析显示中尺度有效重力势能与涡动能都存在显著的半年和年变化周期。

    2020年05期 v.42 65-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 24685K]

论文_海洋地质

  • 西南印度洋脊龙旂热液区蚀变岩岩石学特征及对热液流体循环的指示

    王媛;李怀明;董传万;于增慧;陶春辉;李伟;岳羲和;吕士辉;

    慢速-超慢速扩张洋脊的海底热液活动区多出露类型多样的蚀变岩石,记录了地壳深部的流体与围岩的相互作用,为研究深部热液流体特征以及循环过程提供了样本。本研究选取了中国大洋第30、34和40航次在超慢速扩张西南印度洋脊龙旂热液区(A区、B区和C区)利用电视抓斗采集的蚀变玄武岩、蚀变辉长岩、蚀变辉石岩和蛇纹岩等蚀变岩样品,利用光学显微镜、电子探针开展了岩相学和矿物化学分析。岩相学结果表明,龙旂热液区蚀变岩石样品约95%发生了地壳浅部的脆性变形作用,靠近龙旂1号热液区(A区)约有5%的蚀变岩石混合发育了脆性变形及脆性-塑性变形特征。研究区岩石蚀变属于中-低温变质作用,变质相近似绿片岩相,变质矿物组合为绿泥石-绿帘石-钠长石-阳起石-榍石。其中,A区的蚀变岩中的绿泥石形成温度(201~341℃)以及蛇纹石、阳起石、绿泥石等蚀变矿物的Fe元素含量(17.5%~27.5%)都高于龙旂3号热液区(B区和C区)的绿泥石形成温度(239~303℃)和Fe元素含量(16.8%~26.5%),这也与在该区观测到高温的热液喷口相符合。本研究认为龙旂热液区所在洋脊段发育的拆离断层为热液流体的向上运移提供了通道,洋壳扩张后期轴部的岩浆熔体在轴侧区域的岩浆侵入或喷发活动可能为热液循环提供了热源。

    2020年05期 v.42 77-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 62473K]
  • 长江口崇明东滩及相邻区域地形演化与驱动因素分析

    郭兴杰;严学新;王寒梅;沙伟;秦渭华;唐迎洲;徐健;

    河口大型滩涂演化关系到航运通畅、生态保护以及近岸工程的安全性,是地貌学和工程界关注的热点。利用单波束测深系统对长江口崇明东滩进行高精度监测,并结合近年来周围环境因素分析其冲淤格局。结果表明:(1) 2011-2017年间崇明东滩和北港北沙基本以淤积为主,北港北汊河槽中央局部形成-2 m心滩,-5 m等深线包络面积基本稳定,整体呈"长高不长大"的格局;(2)海洋来沙是其淤积的主要物源,汊道涨落潮时空分异而形成的两大环流是塑造此地形的主要原因;崇明东滩和北港北沙的淤积直接挤压北港北汊的发展,沙体淤积可能会引起未来两大沙体的并靠;(3)崇明东滩、北支南沿的滩涂整治工程是促进北支萎缩和崇明东滩淤积的重要因素,另外横沙通道落潮分流增加,青草沙围水工程改变了北港河槽的曲率,也有利于北港北沙的淤积。

    2020年05期 v.42 95-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 12843K]
  • 长江口扁担沙动力地貌变化过程研究

    何钰滢;戴志军;楼亚颖;王杰;

    河口浅滩不仅为人类提供宝贵湿地资源,而且是调控河势演变的重要因素。研究河口浅滩动力地貌演变规律对航道整治、湿地生态开发及岸堤防护等具有重要价值。本文利用最近150多年的长江口历史海图资料、实测水深与水文泥沙数据,分析长江口南支最大的浅滩—扁担沙动力地貌演变格局及其变化机制。结果表明:(1) 1860-2016年期间,扁担沙反复历经淤积-冲刷-淤积,浅滩由最初水下阴滩发育出露而形成纺锤状沙体,随后演变为细长扁担状,沙尾切滩成爪状沙体,下扁担沙则伴随爪状缝隙被不断填充而淤长;(2)自1954年洪水到目前,扁担沙-2 m、-5 m等深线包络的面积与体积整体上均呈现增长态势,其中面积年均增长率分别为0.88 km~2/a和0.81 km~2/a,体积年均增长率分别为1.3×10~6 m~3/a和5×10~6 m~3/a;扁担沙浅滩在不同时期冲淤变化不同,其中1998年出现大幅度冲刷,平均冲刷厚度达到1.4 m;(3)扁担沙体积变化和长江入海泥沙的增减无直接联系,但与入海径流量的变化密切相关;(4)白茆沙"南强北弱"的河势、南北港分流工程以及东风西沙水库的建立导致扁担沙向北推移。

    2020年05期 v.42 104-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 4756K]
  • 基于数字岸线分析系统的海岸线时空变化速率分析——以海州湾为例

    沈昆明;李安龙;蒋玉波;刘鑫仓;

    本文选取1985-2018年间具有代表性的6期Landsat遥感影像,运用数字海岸线分析系统,综合利用面积法和基线法定量分析海州湾的岸线变迁,并进行岸线分类和驱动力分析。结果表明,30多年来海州湾岸线整体呈持续向海推进的态势,增长岸线比例总体处于不断增加的趋势,除了2005-2009年发生短暂的减小;1985-2018年,岸线长度增加了10.40 km,陆域面积增加了52.84 km~2;海州湾岸线以人工岸线为主,且比重日渐增大,从1985年的47.90%到2018年的70.88%,前中期的沿海围垦养殖及后期的围海造陆是海岸线变迁的主要驱动力;其终点变化速率为26.09 m/a,净海岸线变化为155.12 m,记录增加总横断面在各个时期均大于50%,岸线变迁最剧烈的区域为新沭河-高公岛段,陆域增长点在于赣榆新城、连云新城建设和连云港港口建设。

    2020年05期 v.42 117-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 5286K]

论文_海洋工程

  • 不同形态海湾的水底平衡剖面研究

    苏文亮;邹志利;张庆民;

    研究海湾平衡剖面对理解海湾地貌演变具有重要意义。本文给出了收缩型、扩张型和矩形3种典型海湾平面形态对平衡剖面的影响。建立了海湾长度远小于潮汐波长的短尺度海湾的平衡剖面和对应的时均悬沙浓度的解析解。采用水深平均的水动力方程、泥沙输移方程和地形演变方程的耦合模型对以上3种类型海湾的平衡剖面进行了数值模拟,得到了这3种类型海湾的水面、流速、时均悬沙浓度和平衡剖面的计算结果,并利用水面数值结果确定了海湾水面解析解所含的一个待定常数。研究结果给出了3种不同海湾平面形态所对应的平衡剖面形态:矩形海湾对应斜坡型;收缩型海湾对应下凹型;扩张型海湾对应上凸型。所得海湾平衡剖面和时均悬沙浓度的解析解与数值解一致。

    2020年05期 v.42 128-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1638K]

论文_海洋技术

  • 海底砂土中气体运移过程电阻率监测探针设计与实验

    孙翔;郭秀军;吴景鑫;

    在浮力和动、静压力作用下,海底浅层气会在高渗透性土中发生垂直和水平方向的运移、聚集,诱发地层变形,甚至失稳破坏。为探索一种新型的气体运移过程原位监测技术,实现气致灾害实时监测预警,根据静电场测量原理,设计、制作了点状电极和环状电极两种形式电阻率探针。在分析了两种探针探测精度基础上,以砂土中气体扩散过程监测为例,利用其对3种速率气体运移过程进行连续监测实验。实验结果表明,两种探针电阻率测量误差均小于0.1%。点状电极探针测量灵敏度较高,可准确监测布设点含气量的变化、气体汇聚、消散过程及相应速率;环状电极探针测量灵敏度相对较低,但可监测气体在砂土中的时空运移过程。两种探针各有利弊,都可实现气体运移过程的有效监测。

    2020年05期 v.42 139-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 3058K]

论文_海洋信息科学

  • 基于气温的浮冰侧向融化速率参数化方案实验研究

    艾润冰;谢涛;刘彬贤;赵立;方贺;

    为定量探究影响冰层侧向融化的主导因素,并简化冰层侧向融化速率参数化方案,在实验室模拟了无风、静水、无辐射、纯热力学条件下纯水冰的融化过程,测量了冰层的侧向融化量,并记录了融化期间实验室气温、冰面皮温、水温及冰温等要素。观测结果表明,无辐射纯热力学条件下冰层侧向融化整体较均匀,侧向上层和下层融化速率相对中间层较快;相关性分析结果表明,气温与水温、冰温、冰面皮温之间都有很好的线性相关;信息流结果表明,气温是影响冰层侧向融化的最主要因素;最后通过拟合建立了用气温表征冰层侧向融化速率的参数化方案,并与前人的方案进行了比较,结果显示本文参数化方案模拟效果较好,所得标准偏差最小,为0.08 mm/h,达到了简化参数的目的。

    2020年05期 v.42 150-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 4107K]

  • 海洋學報

    <正>海洋學報是中国科学技术协会主管、中国海洋学会主办、《海洋学报》编辑部出版的海洋科学与技术综合性学术期刊。创刊于1979年,现为月刊,被Scopus、CA、CSCD、北大中文核心期刊等国内外多家数据库收录,向国内外公开发行。设有综述、学术论文、研究报道、新闻与观点栏目。主要刊登物理海洋、海洋气象、海洋物理、海洋化学、海洋地质、海洋生物、

    2020年05期 v.42 159页 [查看摘要][在线阅读][下载 3287K]
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