在自然界中,廣泛地存在著海洋深層水持續(xù)垂直向上的運動,即上升流現(xiàn)象。上升流的存在為海洋食物鏈增加了產(chǎn)能,產(chǎn)生了世界海洋的新工廠。受到自然界上升流現(xiàn)象的啟示,人們想到通過放置人工系統(tǒng)的手段,引起海水自海底到海面流動的方法,即為海洋人工上升流技術(shù)。為了驅(qū)動人工上升流,國內(nèi)外研發(fā)了多種相關(guān)裝置,其中利用波浪能和海流能的裝置較為方便和節(jié)能。但是,大部分波浪能和海流能引起人工上升流裝置都存在著兩個問題:一是帶來的上升流效率較小,難以在大尺度上對海洋環(huán)境產(chǎn)生影響,也難以收回制造和布放裝置的成本;二是裝置在進行實地海試時往往在短時間內(nèi)被嚴重破壞,造成實驗不理想甚至實驗失敗。如何設(shè)計可靠的人工上升流引致的方案,盡可能利用海洋自然能量、不增加額外成本,并優(yōu)化裝置參數(shù)使之適用于海洋,是人工上升流領(lǐng)域的重要問題之一。本論文提出了一種利用海洋自身動能源源不斷產(chǎn)生人工上升流的方法,不需要額外能源,且裝置簡單、成本低廉,容易大規(guī)模布放。本論文立足于對波浪和海流運動驅(qū)動的人工上升流理論的研究。區(qū)別于現(xiàn)有的各種人工上升流技術(shù)方法,以及各種波浪和海流的裝置的是,本論文通過水波動力學的分析方法,將利用微振幅波的非線性特性... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１：１?ＭＯＤＩＳ傳感器于２０丨１年全球海洋葉綠素ａ衛(wèi)星數(shù)據(jù)圖（轉(zhuǎn)引自Ｃａｐｏｎｅ＆Ｈｕｔｃｈｉｎｓ）??加利福尼亞、秘魯、卡那里、本格拉生態(tài)系統(tǒng)（白色橢圓），秘魯（左下插圖）和加利福?

?３０??Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ?ｏ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（ｍｇ?ｍ＇３）??圖１：１?ＭＯＤＩＳ傳感器于２０丨１年全球海洋葉綠素ａ衛(wèi)星數(shù)據(jù)圖（轉(zhuǎn)引自Ｃａｐｏｎｅ＆Ｈｕｔｃｈｉｎｓ）??加利福尼亞、秘魯、卡那里、本格拉生態(tài)系統(tǒng)（白色橢圓），秘魯（左下插圖）和加利福尼??亞（右下插圖）上升流支撐下的浮游植物爆發(fā)中的葉綠素ａ水平，以及加利福尼亞附近的低??溫富營養(yǎng)鹽的上升羽流的海洋表面溫度衛(wèi)星探測圖，衛(wèi)星圖片由ＮＡＳＡ提供??據(jù)研究，上升流系統(tǒng)提供了全球新生產(chǎn)力的６７％，其中的沿岸上升流海域以??全球１％的海域面積提供了?１１％的總的新生產(chǎn)力Ａ。??Ｓｈｅｒｍａｎ?等在?１９８６?年提出了大海洋生態(tài)系統(tǒng)（ＬＭＥ，?Ｌａｒｇｅ?Ｍａｒｉｎｅ?Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ）??的概念，將全球劃分為６４個ＬＭＥ，其中五個最重要的生態(tài)系統(tǒng)都是與大洋東邊??界流相關(guān)的上升流系統(tǒng)，如圖１．２所示??上升流依據(jù)其分布

環(huán)境以及對流特性的不同，導致了部分上升流系統(tǒng)為吸收大氣ｃｏ２的匯，而部分??系統(tǒng)是釋放ｃｏ２的源Ｈ１。從作用機制角度分析，人工上升流工程對局部海域??吸收或釋放Ｃ〇２的作用機制由兩種方向相反的過程機制組成。如圖１．３所示，上??升流不僅帶來了深層水高濃度的營養(yǎng)鹽，也將深層水高濃度的無機碳帶到了表層。??高濃度的營養(yǎng)鹽通過光合作用促進了樣本海域浮游植物的生長，加強了海域生物??泵吸收ｃｏ２的功能。但另一方面，深層水高濃度的溶解無機碳帶到表水后會向大??氣釋放ｃｏ２，這種物理泵的釋放作用強度又受到深層與表層海水之間溫差等因素??的影響。因此，在上述兩種相反的過程機制的共同作用下，樣本海域在人工上升??流工程的影響下，對大氣〇３２的吸收或釋放作用及變化規(guī)律尚不可預測。??ｉｉｉｉ?）?ｎ??ｍｍ??＼??＼??圖１．３人工上升流對碳酸鹽系統(tǒng)的作用機制示意圖??從人工上升流工程對局部海域的碳循環(huán)機理研究發(fā)現(xiàn)，人工上升流工程對作??業(yè)海域的吸收還是排放ｃｏ２是一個具有爭論性的問題。從自然上升流對海域碳循??環(huán)的影響機理分析

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：2994357