基于嵌套的海洋環(huán)流數(shù)值模型,分別對東中國海陸架海區(qū)與近岸局部海區(qū)的兩個具有代表性的水交換問題進(jìn)行了探討。對于每個水交換問題的具體需要,選取了不同網(wǎng)格構(gòu)造方式但緊密耦合的數(shù)值模型,并結(jié)合相應(yīng)的觀測資料首先對所在海區(qū)影響水交換的主要物理背景因素進(jìn)行了分析。針對這兩個互為補充的水交換問題,分別構(gòu)建和使用了相應(yīng)的研究方法。其互補性表現(xiàn)為：前者是在給定的水交換強度下,對水交換區(qū)域的面積和位置的時空分布規(guī)律進(jìn)行了研究；后者是在研究區(qū)域給定的情況下,研究了該區(qū)域與外海水的水交換強度情況。 利用三維的海洋環(huán)流數(shù)值模型ROMS (Regional Ocean model System)對東中國海海域的黑潮流系系統(tǒng)(東中國海黑潮流系)的季節(jié)變化與年際變化進(jìn)行了模擬和研究。數(shù)值模型積分時間自1991年到2008年。東海黑潮流系的變化規(guī)律被自西向東劃分為三段分別進(jìn)行了討論。本論文給出了東海黑潮流系穿越東海大陸架200米等深線的體積通量以及其變化規(guī)律,并使用最新的經(jīng)過質(zhì)量驗證的31個剖面Argo浮標(biāo)軌跡對此體積通量結(jié)果的年平均狀態(tài)進(jìn)行了驗證。從月平均結(jié)果上來看,此向岸的體積通量于夏季減到最小,為0.4796 Sv(1 Sv≡106m3 s-1)；于冬季達(dá)到最大值,為1.69 Sv。通過對長時間模型模擬結(jié)果的時間序列分析,本文揭示了黑潮于臺灣島東部的通量的季節(jié)變化幅度,在2000年之后相對于2000年之前呈現(xiàn)出變化減弱的現(xiàn)象。譜聚類方法被引入到海洋科學(xué)研究,并以此為基礎(chǔ)初步構(gòu)造了一個研究水交換與混合的新的研究方法：譜混合模型(Spectral Mixture Model)。本研究使用譜混合模型定義了東海黑潮流系與東中國海大陸架水的交換區(qū),并研究了其變化規(guī)律。該交換區(qū)的變化與上述東海黑潮流系穿越東中國海大陸架200米等深線的向岸體積通量的變化呈現(xiàn)出-0.78的顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果同時指出來自太平洋的季節(jié)內(nèi)信號有可能穿越黑潮主軸進(jìn)入東中國海海域。 基于對2006年夏季與2007年冬季在123.51°E,38°N位置一個月海流和水位觀測數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)夏季余流呈現(xiàn)兩層結(jié)構(gòu),上層流向為西北,下層流向東南,并且在大潮日期附近,在躍層附近深度存在若干流速較強的水層；冬季余流除了個別層以外基本上均為西北向流入北黃海,從中可以看到風(fēng)場改變所引發(fā)的異常增減水和強流出現(xiàn)。對潮流橢圓的分析表明,半日潮族分潮流的最大流向自夏季至冬季存在著順時針的旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角大約為16～18°,并且夏季半日潮族隨深度順時針,全日潮族隨深度逆時針旋轉(zhuǎn),而冬季基本上由表層到底層上下一致。長�？h位于黃海北部海域,轄五個鄉(xiāng)鎮(zhèn),經(jīng)濟皆以水產(chǎn)為主,海域營養(yǎng)物質(zhì)的交換能力對其增養(yǎng)殖潛力影響較大,其中海域的營養(yǎng)物質(zhì)可以用顆粒有機物(POM)和溶解有機物(DOM)表征。應(yīng)用國際先進(jìn)的無結(jié)構(gòu)有限體積法的海洋模型FVCOM (An Unstructured Grid, Finite-Volume Coastal Ocean Model),基于四個連續(xù)測流站、三個水位計以及此海域中一個ADCP的觀測資料,分不同季節(jié)共二十種情況對此海域及其五個鄉(xiāng)鎮(zhèn)表征營養(yǎng)物質(zhì)的顆粒有機物和溶解有機物的交換能力分別進(jìn)行了計算,分析了各種因素在此交換過程中所占的比重,并給出了所研究海域水滯留時間的空間與時間分布規(guī)律。 本文研究成果的科學(xué)意義主要表現(xiàn)為：構(gòu)建了用于解決水交換以及水團(tuán)分析問題的譜混合模型方法的框架；基于動力學(xué)關(guān)系給出了兩個水交換問題的一般研究方法；完善了東中國海物理環(huán)境演變理論體系。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：P731.26

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本文編號：2822155