【摘要】：河口及近岸海域中水體的流動(dòng)特征及其中物質(zhì)的傳輸特性是進(jìn)一步研究其它海洋過程,包括海洋環(huán)境和海洋生態(tài)過程的基礎(chǔ)。本文針對半封閉型海灣這一典型的水體環(huán)境,對其中表征水體物質(zhì)傳輸?shù)挠嗔魈卣鬟M(jìn)行了研究,并對傳輸時(shí)間尺度等水環(huán)境特征參數(shù)的時(shí)空變化進(jìn)行了探索,在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)以浮游生物為主的海洋生態(tài)系統(tǒng)數(shù)值模型并進(jìn)行了初步的應(yīng)用。 本文采用基于三維不可壓縮流體運(yùn)動(dòng)基本方程的水動(dòng)力模型,對水體流動(dòng)及其中物質(zhì)成分的傳輸進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。模型中引入了垂向混合σ坐標(biāo)以增加模型在水體上層的模擬精度,并在計(jì)算中采用歐拉傳輸和拉格朗日粒子跟蹤兩種不同的方法處理物質(zhì)傳輸現(xiàn)象。 論文針對半封閉型海灣,考慮了潮致余流、風(fēng)生-潮致余流等情況,同時(shí)結(jié)合了歐拉余流與拉格朗日余流的對比,對半封閉型海灣的余流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。以此為基礎(chǔ),引入了滯留時(shí)間和游弋時(shí)間等傳輸時(shí)間尺度,對兩種不同的傳輸時(shí)間尺度所具有的區(qū)域特征上的差異和在各季節(jié)中呈現(xiàn)的特征進(jìn)行了分析,同時(shí)也分析了河流徑流對傳輸時(shí)間尺度的影響。并比較了拉格朗日粒子追蹤方法和采用人工示蹤劑的歐拉法在計(jì)算傳輸時(shí)間尺度上的差異。通過以上對傳輸時(shí)間尺度在時(shí)間和空間上具有的特征所進(jìn)行的研究,揭示了半封閉型海灣中水體的傳輸特征及與外洋水體的交換特征,這些結(jié)論是研究水體中物質(zhì)傳輸規(guī)律的基礎(chǔ)。 在三維水動(dòng)力模型基礎(chǔ)上對半封閉型海灣中的溫度、鹽分的變化過程進(jìn)行了長期的模擬預(yù)測,經(jīng)與實(shí)測資料對比發(fā)現(xiàn)模型可以較好地再現(xiàn)海灣內(nèi)溫鹽的時(shí)空變化規(guī)律。這也是進(jìn)一步進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)模擬的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上建立了包含氮磷等循環(huán)的以浮游生物為主體的海洋生態(tài)系統(tǒng)模塊,與水動(dòng)力學(xué)模型耦合并應(yīng)用于相應(yīng)的海域,這些將為今后進(jìn)行溶解氧及浮游植物生物量分布等的研究預(yù)測提供基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 2.1 變量在網(wǎng)格中的布置分層的改進(jìn)般的近海海域地形，在垂向采用均勻的σ分層均能得到較為理想的計(jì)算結(jié)果。但對于海底坡度起伏算域內(nèi)采用 σ 均勻分層，，在水深較大的地方分層間分層的實(shí)際構(gòu)造也相差較遠(yuǎn)，計(jì)算結(jié)果的精度將受水深較大的海域也能獲取混合層或海底附近的細(xì)海底附近加大分層的密度（Burchard et al, 2002）。常的均勻分層方法在垂向分NZ 層，則各層界面處1, 1 ~ 1kkk NZNZσ ′= = + 0時(shí)為海底， k = NZ+ 1時(shí)為水面。在表層、海層勻分層可采用以下形式：

它通過浦賀水道與太平洋相連，水域面積約 13平均水深約 15 米，而外灣灣口處水深可達(dá) 700 米左右約 7km，為典型的封閉型海灣，內(nèi)灣與外海間的海水交楊潔：半封閉型海灣水環(huán)境參數(shù)時(shí)空變化的研究
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X143

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2619661