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渤、黄海海温结构及相应环流场的数值模拟研究

作　者: 陈新平
导　师: 吴德星
学　校: 中国海洋大学
专　业: 物理海洋
关键词: 渤海黄海波浪混合潮混合太阳短波辐射
分类号: P731.27
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

渤海和黄海是我国北方的陆架浅海,有其独特的自然环境和动力学特征。其中温、盐度场的空间分布结构、渤海中部夏季较高温度水体的形成机制及相应的环流场是值得研究的课题之一。本文基于数值模式,对渤海和黄海的温度及环流的季节变化进行研究。首先利用POM模式对渤、黄海的夏季温度结构进行研究,以波浪混合、太阳短波辐射为主控因子,分析了波浪、太阳短波辐射以及潮流对渤、黄海夏季温度垂直结构的影响,并探讨了夏季渤海中部相对高温水体的形成机制。在成功模拟渤、黄海温度季节变化的基础上,初步分析了渤、黄海区环流场的季节变化特征。研究表明夏季波浪混合对渤、黄海上混合层的形成起着十分重要的作用,而潮流混合控制着海洋底层的温度结构,太阳短波辐射对渤、黄海区夏季温度垂直结构的影响不容忽略;波浪和潮流是渤、黄海夏季温跃层形成的主导因素,这与乔方利等(2004)结果基本一致;太阳短波辐射对模拟海温接近观测值起了比较重要的作用。粗略的估计表明,如果仅考虑波浪混合和太阳短波辐射的影响,波浪混合对整个渤、黄海夏季上混合层和温跃层形成的贡献平均约为93%,而太阳短波辐射的贡献可达7%。本文首次对夏季渤海中部高温水体的形成机制进行了较为深入的分析。总的来说,夏季渤海中部相对高温水体的形成机制主要是在此处特殊的底地形下波浪和潮流混合的共同作用。波浪混合作用在渤海中部最强,使得上10m层的海水混合均匀,而潮流混合使得海底以上的10m层混合较强,渤海中部的水深大约只有20m左右,所以在波浪和潮流的共同作用下,渤海中部的水体从上到下混合一致,海洋上层的热量能够传输到下层,从而形成了夏季渤海中部相对高温水体的形成。波浪混合在渤海中部最强主要是由于此处较长的风区和较深的水深导致有效波高在此存在极大值。本文在综合考虑波浪混合和太阳短波辐射的作用下,对渤黄海区的海流场进行了模拟,模拟的结果部分的支持了前人的成果,主要体现在以下几点:渤海中部终年存在一个顺时针的环流,其主导分量是与地形相应的潮致环流,而其强度和范围存在季节变化,该变化一般认为冬季主要是风作用而夏季主要是由热盐效

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独创声明  3
学位论文版权使用授权书  3-4
摘要  4-6
Abstract  6-9
目录  9-11
1 引言  11-21
  1.1 背景知识  11-12
    1.1.1 渤、黄海地域及地形特征  11-12
    1.1.2 渤海、黄海气候特征  12
  1.2 渤、黄海水文状况、环流研究现状与问题  12-19
    1.2.1 潮汐和潮流特征  12-14
    1.2.2 温度和盐度分布基本特征  14-17
    1.2.3 环流分布基本特征及存在的主要问题  17-19
  1.3 论文研究的主要内容  19-21
2 数值模式介绍  21-35
  2.1 基本控制方程组  21-29
    2.1.1 动力和热力学方程  21-23
    2.1.2 湍封闭模型  23-26
    2.1.3 边界条件  26-29
      2.1.3.1 海面边界条件  26-27
      2.1.3.2 海底边界条件  27-28
      2.1.3.3 固体侧边界条件  28
      2.1.3.4 开边界条件  28-29
  2.2 垂直坐标变换  29-32
  2.3 内外模分离算法  32-33
  2.4 Lagrange 余流的计算  33-35
3 渤、黄海夏季温度场垂直结构研究  35-46
  3.1 波浪、潮流混合和太阳短波辐射对渤黄海夏季垂直热结构的影响  35-42
    3.1.1 模式的配置  36-37
    3.1.2 数值实验方案  37-38
    3.1.3 数值实验结果及分析  38-42
  3.2 夏季渤海中部暖水的形成机制研究  42-46
    3.2.1 数值试验方案  42-43
    3.2.2 数值试验的结果及分析  43-46
4 渤、黄海海温的季节变化及其环流结构  46-53
  4.1 冬季海温、海流场  46-48
  4.2 春季海温、海流场  48-49
  4.3 夏季海温、海流场  49-50
  4.4 秋季海温、海流场  50-53
5 结论与展望  53-55
附图  55-89
参考文献  89-95
致谢  95

渤、黄海海温结构及相应环流场的数值模拟研究

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