当期目录

安达曼海是内波频繁发生的海区之一,对其内波的研究是当今海洋研究的热点。本文利用2013—2016年间覆盖整个安达曼海的3 000多幅Terra/Aqua MODIS、GF-1、Landsat-8、Sentinel-1 等卫星遥感图像,从中提取和解译了内波波列线和波向信息,得到安达曼海海洋内波的时间分布特征,并绘制了内波空间分布图。结果表明,安达曼海及其邻近海域内波主要出现在4个区域:苏门答腊岛以北海域、安达曼海中部海域、安达曼海北部海域以及尼科巴群岛以西海域,尺度较大的内波主要分布在苏门答腊岛以北海域和安达曼海中部海域。在时间分布上,2013—2016年间安达曼海内波的年发生次数相近;在热季、雨季及冬季遥感都能观测到内波的发生;2-4月遥感观测到的内波最多,其次为8、9月,7月遥感观测到的内波较少,这可能是由于雨季光学影像受云影响,安达曼海海域晴空影像过少造成,还需要借助更多的遥感影像进一步证明。在波向上,安达曼海多数内波向岸传播,在苏门答腊岛北部、安达曼海中部海域,内波向东或向东南传播;在安达曼群岛东部,内波向东传播,传播一定距离后与海底地形交互作用,一部分继续向前传播,一部分产生反射,向西南方向传播至安达曼群岛;在尼科巴群岛以西海域,内波由尼科巴群岛向孟加拉湾传播。

南大西洋在地理上连接着北大西洋、南大洋和印度洋。通过环流输运或海表温度变化,该海域的上层海洋热含量(OHC)的变化可能对与之相连的各个洋盆间的再分布产生影响。本文基于1958—2015年的ORAS4全球海洋再分析数据和中国科学院大气物理研究所的格点海温数据集,利用经验正交函数(EOF)分析、相关分析等方法,分析了南大西洋上层海洋不同积分深度(0~100 m,0~300 m,0~500 m,0~700 m)OHC的时空变化特征。EOF第一模态显示,过去60 a来,南大西洋上层700 m存在一个洋盆尺度的变暖趋势,而且随着热含量积分深度的增加,第一模态所解释的方差占比也明显增加。OHC变化EOF第一模态与以年际变化为主的NAO和ENSO指数相关性很低,而与代表较长时间变率的AMO和PDO指数却有较好相关性,且与AMO的相关性随着积分深度的增加而提高。超前滞后相关分析显示AMO滞后南大西洋OHC变化9~12 a,显示南大西洋OHC变化对北大西洋气候变化的潜在影响。南大西洋OHC变化EOF第一模态与PDO之间相关性随着积分深度的增加而降低,显示PDO对OHC的影响主要在表层。另外发现整个洋盆的热含量变化与温跃层变化呈正相关,热含量的变化反映温跃层的动态波动。

波浪增水和波生流是河口泥沙输运、地貌演变和污染物扩散的重要动力之一,但目前关于远区台风影响下长江口波浪增水和波生流的研究比较缺乏。本文建立了覆盖东中国海的台风-天文潮-波浪耦合三维数值模型,研究了远区台风“三巴”对长江口波浪增水和波生流的影响。结果表明:波浪从台风中心向近岸传播过程中,能量耗散引起波浪作用力的衰减和辐射应力的增大,产生波浪增水,长江口波浪增水在0.05 ~0.20 m之间,占台风总增水值的15%~22%。从NW向入射的台风浪产生自北向南的波生沿岸流,垂向上呈现三维结构,平均流速在0.05~0.20 m/s之间,占风暴潮流的15%~50%,充分说明了远区台风可以对长江口波浪增水和波生流产生明显影响,研究成果可以为河口极值水位和流速计算、泥沙输运、水下三角洲地貌演变等研究提供参考。

本文基于TELEMAC-2D模型建立太平洋区域海啸传播模型,模拟2011年日本“3·11”海啸事件下海啸波的传播。使用实测数据对该模型进行验证,在模型验证良好的基础上分析日本“3·11”海啸事件对乐清湾的影响。通过频谱分析得到“3·11”海啸激发的乐清湾内240、180和103 min这3个主导模态的幅值及其相位。通过白噪声实验对乐清湾的固有共振特征进行估算,进一步支持了乐清湾在上述3个模态发生共振这一结论。白噪声实验还表明,海啸等海洋灾害发生时会在乐清湾湾顶及湾口处产生较大的增水,该结论对乐清湾内海洋灾害风险防范具有指导意义。

将Argo浮标资料与卫星遥感再分析数据相结合,调用基于抛物方程算法的RAM(Range-dependent Acoustic Model)模型,研究了2012年第14号台风“天秤”对不完整深海声道(3 000 m)和完整深海声道(5 500 m)两种水深条件下声传播特性的影响。结果显示:台风对海水的影响局限于表层水体,具体为混合层加厚,混合层内温度梯度接近于零,声速在混合层内正梯度分布;混合层下方一定深度的水体增温,相应的声速也增大。声源在混合层内时,主要对海表层的声传播产生影响,两种水深条件下均出现表面波导声传播模式以及泄漏模式。声源在混合层以下时,不完整深海声道条件下台风使得会聚区向着声源方向靠近;完整深海声道条件下台风对会聚区的位置影响不明显,但声波的翻转深度增加近500 m。

星载SAR已成为近岸海上风能资源研究的新技术手段之一。本文回顾了SAR近岸海上风能遥感研究进展,特别是国内外星载SAR近岸海上风能遥感探测技术研究、遥感应用研究以及SAR风机尾流遥感探测研究的发展。同时针对星载SAR近岸海上风能遥感研究目前存在的问题和今后有待研究的方向进行了探讨。

近年来风暴潮等海洋灾害的频发,对沿海大型工程的防御能力提出了更高的要求。本研究结合广西北海港石步岭港区项目海岸防御工程的设计标准及现状,进行风暴潮和海浪灾害的风险性评估,把推算得到的防御工程应达到的理论顶高程与实测高程进行对比,评估该工程项目抵御海洋灾害的能力。研究发现考虑海平面上升之后的极端高潮位评估结果跟设计值相当;无论是设计高潮位还是极端高潮位下的N向波高的理论值均高于设计值;码头及其他防护岸段的实测最低高程均低于考虑波浪爬高影响之后的理论顶高程,存在一定风险,建议项目业主单位立即采取措施以降低海洋灾害风险。

本文基于近50 a来的辽河口海域的水下地形资料,采用GIS技术手段研究了辽河口水下三角洲的演变特征。研究结果表明:近50 a来辽河水下三角洲外缘(蛤蜊岗子滩西缘和南缘、西滩西缘和南缘)出现较大幅度的侵蚀后退;蛤蜊岗子滩东缘淤积外移,南部滩尾东部有北移东偏趋势;近岸浅滩由淤涨变为基本稳定,局部有所侵蚀后退;受蛤蜊岗子滩向东淤进的影响,蛤蜊岗子滩东侧深槽有所缩窄;蛤蜊岗子滩和西滩之间深槽水域出现拓宽变浅的变化趋势。流域来水来沙减少是近年来辽河口水下三角洲外缘侵蚀后退的主要原因,外缘侵蚀泥沙在波流作用下向河口搬运是蛤蜊岗子滩东侧淤积、深槽缩窄的主要原因,近岸边滩人工围垦对水下三角洲演变的影响值得关注。

海底电缆穿越底质坚硬海床时,覆盖混凝土联锁排可以有效保护海缆。根据国网舟山500 kV海底输电电缆所在海域实测水文数据,采用力学平衡公式和数值模拟两种计算方法,研究混凝土块在极端水流作用下的在位稳定性。基于推导出的力学平衡公式,对其进行函数分析后发现,当混凝土块底边固定时,存在一个极值高度,此时铺设在海床的混凝土块最为稳定,可以抵挡的水流流速最大。通过数值模拟,研究了混凝土联锁排在水流作用下的三维流态特征,对不同形状混凝土块的受力情况进行比较后发现,当混凝土块边缘为圆角时,可以改变边缘周边的水流结构,总体上加强混凝土块的稳定性。经计算,尽管国网舟山500 kV海底输电电缆所在的灰鳖洋海域潮流流速较大,但常规长、宽、高为0.4 m×0.4 m×0.3 m的块体组成的混凝土联锁排可以抵抗水流的冲击,保护海底电缆。

因建设需要,拟对钱塘江九溪岸段堤线进行调整。九溪岸段是钱塘江知名的观潮点之一,涌潮是该河段一个重要的自然景观资源。为减小堤线调整对涌潮景观的影响,建立了基于有限元/有限体积法的SCHISM三维涌潮模型,复演了九溪涌潮现象,提出了观潮区的涌潮高度、涌高明显的岸线长度和涌高明显的区域面积等三个综合评价指标,对堤线调整给涌潮带来的影响做出了评价。该研究对其他工程对钱塘江涌潮景观的影响评价具有借鉴意义。

根据2015年春季南海北部陆架海域的调查数据,分析了网采浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系。结果显示:共鉴定出浮游植物4门378种(含变种与变型),其中硅藻门209种,甲藻门157种,蓝藻门9种,着色鞭毛藻门3种。该海区的主要优势种有翼鼻状藻Proboscia alata、翼鼻状藻纤细变型Proboscia alata f. gracillima、佛氏海毛藻Thalassiothrix frauenfeldii、尖刺拟菱形藻Pseudo-nitzschia pungens、短角弯角藻Eucompia zoodiacus和洛氏角毛藻Chaetoceros lorenzianus等,各断面优势种差异较大,仅佛氏海毛藻在4个断面成为优势种。浮游植物丰度范围为(0.63~1 430.04)×10⁴个/m³,平均为76.20×10⁴个/m³,丰度较高的站点主要集中在湛江断面D近岸站位和汕头断面H。春季南海北部浮游植物Shannon-Wiener多样性指数为1.06~5.56,均值为3.99。冗余分析显示,影响南海北部陆架海域浮游植物群落结构的主要环境因子为水温、盐度和活性磷酸盐。南海北部陆架海域浮游植物基本呈现近岸高离岸低的分布特点,水温和盐度是影响其分布的主要环境因子。