【摘要】：氣候資源主要是指大氣中的風(fēng)、輻射、降水等自然動(dòng)力、熱力、水汽資源。氣候資源通過(guò)兩種方式影響著人類(lèi)生產(chǎn)生活：一種是氣候資源直接作用,一種是氣候資源的間接影響,如通過(guò)海氣作用驅(qū)動(dòng)海流、影響海溫、改變局地海平面等。這種包括大氣和海洋在內(nèi)的自然能的相互影響與轉(zhuǎn)換,使得海洋能成為一種新型氣候能源,其開(kāi)發(fā)和利用前景遠(yuǎn)大。 本論文探討我國(guó)冬春季頻繁發(fā)生的寒潮大風(fēng)降溫對(duì)我國(guó)沿海海洋要素分布與特征的影響,進(jìn)而認(rèn)識(shí)由此引起的沿海局域海流能和溫差能在寒潮過(guò)程中的演變特征。由于局域海洋監(jiān)測(cè)資料獲取難度大,所以除對(duì)衛(wèi)星資料和一些再分析資料的區(qū)域應(yīng)用處理以外,重點(diǎn)采用區(qū)域海洋模式模擬,系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)寒潮天氣過(guò)程的大風(fēng)降溫對(duì)區(qū)域海洋要素時(shí)空演變的影響效應(yīng)。 首先統(tǒng)計(jì)了近20年來(lái)(1991-2009)長(zhǎng)江口、杭州灣影響較為顯著的寒潮,按路徑和強(qiáng)度將入侵長(zhǎng)江口、杭州灣地區(qū)的寒潮進(jìn)行分類(lèi)分級(jí)。侵襲長(zhǎng)江口、杭州灣的寒潮多發(fā)生在冬季與春季,其中高頻次多出現(xiàn)在12月份,寒潮過(guò)程降溫幅度最大可達(dá)13℃。寒潮入海路徑主要可分為三類(lèi),Ⅰ類(lèi)為北路,配合高空東北冷渦的寒潮冷鋒沿我國(guó)東部海岸線(xiàn)南下；Ⅱ類(lèi)為西路,寒潮冷鋒從新疆入境,經(jīng)青海、四川向東到達(dá)長(zhǎng)江口杭州灣入海；III類(lèi)為中路,寒潮冷鋒從蒙古國(guó)入境,經(jīng)陜西河南向東南掃過(guò)長(zhǎng)江口杭州灣如海。 重點(diǎn)調(diào)查寒潮過(guò)程對(duì)近海區(qū)域海洋要素分布及特征的影響,因此選擇寒潮強(qiáng)度大,路徑差異明顯的兩次過(guò)程：2005年3月10日的北路寒潮,2008年12月20日的西路寒潮。對(duì)兩次寒潮過(guò)程影響的海洋要素特征時(shí)空變化進(jìn)行數(shù)值模擬,分別設(shè)計(jì)多種影響因子組合實(shí)驗(yàn)。如僅考慮天文潮、天文潮和寒潮大風(fēng)、天文潮和寒潮降溫、天文潮和寒潮大風(fēng)降溫、以及增加波浪驅(qū)動(dòng)等幾組數(shù)值試驗(yàn)。 試驗(yàn)研究結(jié)果顯示：北路寒潮個(gè)例具有強(qiáng)的偏北大風(fēng),在其作用下東部沿海海區(qū)流場(chǎng)表現(xiàn)為沿海岸線(xiàn)偏南,尤其在長(zhǎng)江口杭州灣口,為一致的向南海流。此次風(fēng)生流流速最大值接近3m/s。西路寒潮攜帶強(qiáng)偏西風(fēng)影響長(zhǎng)江口杭州灣海域,在長(zhǎng)江口杭州灣口,為顯著的向偏東方向的海流。寒潮大風(fēng)造成近岸水位的顯著變化,北路寒潮時(shí),長(zhǎng)江口杭州灣因海流流動(dòng)向南,在Ekman漂流向右的質(zhì)量輸運(yùn)作用下,有向岸的海水流動(dòng),長(zhǎng)江口杭州灣余水位顯著增高,最大升高達(dá)2.2m。西路寒潮時(shí),長(zhǎng)江口杭州灣海流向偏東離岸方向,Ekman漂流向右的質(zhì)量輸運(yùn)作用下,有向偏南離岸海水運(yùn)動(dòng),造成長(zhǎng)江口杭州灣余水位顯著降低,出現(xiàn)負(fù)余水位1.8m。在動(dòng)力因子中耦合波浪作用,對(duì)北路寒潮,風(fēng)大浪高,造成水位有增大,對(duì)西路寒潮造成的近岸負(fù)水位,波浪對(duì)風(fēng)場(chǎng)的響應(yīng),造成小風(fēng)時(shí)段,水位有所降低,水位變化幅度也減弱。大風(fēng)時(shí)段水位有進(jìn)一步地下降,并與風(fēng)速風(fēng)力成正比�？紤]波浪之后,對(duì)近岸流的流向基本影響不大,但流速有明顯減小,這與波浪波動(dòng)對(duì)表層流的擾動(dòng)效應(yīng)有關(guān)。波浪的影響在西路寒潮中表現(xiàn)為大風(fēng)時(shí)段風(fēng)生流方向保持不變,流速顯著增大,波浪的存在削弱了潮流周期變化的效果。因此增加對(duì)波浪的耦合,FVCOM-SWAN模式能更合理的模擬近岸海洋要素的變化和對(duì)環(huán)境因子影響的響應(yīng)。 兩次寒潮過(guò)程均造成長(zhǎng)江口杭州灣地區(qū)海水表層溫度顯著下降,北路寒潮造成長(zhǎng)江口SST最大降溫2。C；西路寒潮造成杭州灣口SST最大降溫約1.5。C。寒潮過(guò)程造成海水上冷下暖不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),引起海水垂直混合,導(dǎo)致海洋水團(tuán)性質(zhì)和溫躍層位置變化。在近淺海地區(qū)風(fēng)場(chǎng)作用顯著,風(fēng)應(yīng)力及波浪促使海水加快垂直混合。外海海水水層深厚,風(fēng)應(yīng)力影響的層次相對(duì)淺,且氣溫影響過(guò)程相對(duì)慢,整體層化現(xiàn)象明顯。通過(guò)計(jì)算海水溫度槽脊區(qū)內(nèi)海水質(zhì)量輸送,調(diào)查寒潮過(guò)程對(duì)海水熱力場(chǎng)與動(dòng)力場(chǎng)配置的影響。計(jì)算結(jié)果顯示,在寒潮降溫的冷槽區(qū),質(zhì)量輸送量值顯著增加,在等溫線(xiàn)呈輻散狀的溫度脊區(qū),質(zhì)量輸送量值減小。整體上,質(zhì)量輸送方向符合密度非均勻梯度流流動(dòng)方向。 進(jìn)一步地探討了寒潮引起的沿海局域海流能和溫差能的演變特征。在長(zhǎng)江口杭州灣,海流能一般在夏季較為豐富,冬季較差,可能與徑流的冬季枯水期和夏季洪水期的流量差有一定關(guān)系。在寒潮天氣下影響下,區(qū)域海洋的海流能將增加,應(yīng)與寒潮大風(fēng)驅(qū)動(dòng)海流速度增加有關(guān)。區(qū)域海洋溫差能也存在冬季弱夏季強(qiáng)的特征,這應(yīng)與冬季近海海水混合增強(qiáng),溫差小,而夏季海水層化特征強(qiáng),上下層溫差大有關(guān)。由此對(duì)于寒潮天氣,不僅有其災(zāi)害性的一面,也有其增加海洋能的一面,對(duì)寒潮過(guò)程的趨利避害,將有利于海洋能的開(kāi)發(fā)利用,為人類(lèi)造福。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P743
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景和意義
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究目的和意義
    1.3 相關(guān)領(lǐng)域研究進(jìn)展
        1.3.1 海氣熱傳輸研究進(jìn)展
        1.3.2 寒潮過(guò)程研究進(jìn)展
        1.3.3 近海數(shù)值模擬研究進(jìn)展
        1.3.4 海流能及溫差能調(diào)查研究進(jìn)展
    1.4 本文討論及擬解決的問(wèn)題
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第二章 區(qū)域海洋模式（FVCOM）介紹
    2.1 環(huán)流數(shù)值模式
        2.1.1 模式特點(diǎn)
        2.1.2 兩種坐標(biāo)系下的控制方程組
        2.1.3 邊界條件及網(wǎng)格劃分
    2.2 海浪數(shù)值模式（FVCOM-SWAVE）
        2.2.1 模式控制方程組
        2.2.2 白帽破碎
        2.2.3 數(shù)值離散
    2.3 耦合模型
    2.4 本論文模式設(shè)置
第三章 模式驗(yàn)證及熱動(dòng)力要素模擬
    3.1 FVCOM模式驗(yàn)證
        3.1.1 模式地形及網(wǎng)格
        3.1.2 計(jì)算模型配置
        3.1.3 模擬過(guò)程描述
    3.2 區(qū)域海洋熱動(dòng)力要素模擬
        3.2.1 水位驗(yàn)證
        3.2.2 潮流驗(yàn)證
        3.2.3 溫度檢驗(yàn)
    3.3 小結(jié)與討論
第四章 寒潮天氣統(tǒng)計(jì)研究及典型個(gè)例分析
    4.1 我國(guó)沿海寒潮概況
    4.2 影響長(zhǎng)江口、杭州灣的寒潮
        4.2.1 資料和方法
        4.2.2 寒潮特征
        4.2.3 典型寒潮的選取
    4.3 兩種典型寒潮診斷分析
        4.3.1 降溫實(shí)況
        4.3.2 大尺度環(huán)流背景
        4.3.3 主要影響系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展
        4.3.4 局地強(qiáng)降溫各影響因子比較
    4.4 小結(jié)與討論
第五章 兩種典型寒潮對(duì)區(qū)域海洋要素的影響
    5.1 試驗(yàn)方案
    5.2 兩種典型寒潮對(duì)水動(dòng)力要素影響
        5.2.1 對(duì)水位的影響
        5.2.2 對(duì)海洋環(huán)流的影響
    5.3 兩種典型寒潮對(duì)熱力要素的影響
        5.3.1 海水表層溫度
        5.3.2 溫度垂直傳輸特征
        5.3.3 寒潮影響的海水質(zhì)量輸送
    5.4 波浪驅(qū)動(dòng)的影響
        5.4.1 波浪對(duì)水位的影響
        5.4.2 波浪對(duì)環(huán)流的影響
    5.5 小結(jié)與討論
第六章 兩種典型寒潮對(duì)區(qū)域海流能及溫差能特征的影響
    6.1 近海海洋熱動(dòng)力要素的時(shí)空分布
        6.1.1 海流時(shí)空分布特征
        6.1.2 海水溫度時(shí)空分布特征
    6.2 寒潮對(duì)近海區(qū)域海流能資源分布的影響
        6.2.1 海流能的特征量的計(jì)算
        6.2.2 近海海流能功率密度的季節(jié)分布
        6.2.3 典型寒潮過(guò)程海流能功率密度分布
    6.3 寒潮對(duì)近海區(qū)域溫差能資源分布的影響
        6.3.1 溫差能的特征量計(jì)算
        6.3.2 近海溫差能功率密度季節(jié)分布
        6.3.3 典型寒潮過(guò)程時(shí)溫差能功率密度分布
    6.4 小結(jié)與討論
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 存在問(wèn)題和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 龔政,張長(zhǎng)寬,金勇,張東生;長(zhǎng)江口斜壓診斷模式三維流場(chǎng)數(shù)值模擬[J];水科學(xué)進(jìn)展;2004年03期

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1 劉澤;中國(guó)近海鋒面時(shí)空特征研究及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)分析[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年

本文編號(hào)：2872218