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2006年夏季珠江口外海域船基海气通量观测资料质量评估 总被引：1，自引：1，他引：0
2006年夏季在珠江口外海域进行了143个站位的海气通量船基观测.设计了一个剔除船速的滤波器及资料处理程序,对观测资料进行了处理.通过对垂向观测风速的平均值、湍流功率谱、观测通量值的计算,得出该次观测方法是不可取的.设备安置在船舷外,气流绕过船体时形成上升气流并干扰了湍流场,测得的垂向平均风速不为零,一般存在0.2-1.0m·s-1的垂向平均风速,无量纲湍流功率谱在惯性次区不符合f-2/3次律,通过涡动相关法计算的动量通量远大于块体动力学公式的计算结果.今后的船基通量观测需要选取好设备安装位置及安装高度. 相似文献
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海浪破碎对海洋上混合层中湍能量收支的影响 总被引：2，自引：1，他引：2
海浪破碎产生一向下输入的湍动能通量,在近海表处形成一湍流生成明显增加的次层,加强了海洋上混合层中的湍流垂向混合。为了研究海浪破碎对混合层中湍能量收支的影响,文中分析了海浪破碎对海洋上混合层中湍流生成的影响机制,采用垂向一维湍封闭混合模式,通过改变湍动能方程的上边界条件,引入了海浪破碎产生的湍动能通量,并分别对不同风速下海浪破碎的影响进行了数值研究,分析了混合层中湍能量收支的变化。当考虑海浪破碎影响时,近海表次层中的垂直扩散项和耗散项都有显著的增加,该次层中被耗散的湍动能占整个混合层中耗散的总的湍能量的92.0%,比无海浪破碎影响的结果增加了近1倍;由于平均流场切变减小,混合层中的湍流剪切生成减小了3.5%,形成一种存在于湍动能的耗散和垂直扩散之间的局部平衡关系。在该次层以下,局部平衡关系与壁层定律的结论一致,即湍动能的剪切生成与耗散相平衡。研究结果表明,海浪破碎在海表产生的湍动能通量影响了海洋上混合层中的各项湍能量收支间的局部平衡关系。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2015,(7)
采用姿态校正法、滤波法、改进滤波法以及耗散法等方法,分析了北黄海冬季船载涡动相关资料,并结合协谱分析研究了不同方法对海气通量观测结果的校正效果。结果显示,船体运动对动量通量观测结果有明显影响,对感热、潜热等通量观测结果的影响很小。关于动量通量,对定点观测资料采用姿态校正法与耗散法可以得到比较合理的结果,而对走航观测资料各种校正方法的处理结果均存在一定的不确定性。滤波法在校正船体运动影响的同时,也去除了海洋大气中存在的与船体运动同频率的真实湍流脉动,改进滤波法可以在一定程度上修正滤波法对协谱的低估,但对湍流通量的估计仍有一定误差。耗散法可以得到比较合理的动量通量,但对感热和潜热通量的估计明显偏大。 相似文献
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城市大气边界层分析中的相似理论应用研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以ＭｏｎｉｎＯｂｕｋｏｖ 相似理论为依据,利用拟合方法和迭代法计算非均匀下垫面近地层湍流特征参数。通过对新疆库尔勒市郊相对平坦地形上的系留探空资料计算分析说明,两种计算方法所得的湍流特征参数相差较大;如何考虑外部参数ｚ０ 对确定非均一下垫面湍流特征参数非常重要。研究结果认为,３００ｍ 以下用乘幂律风廓线描述风速随高度分布是比较合适的 相似文献
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用2006年夏～2007年秋在北部湾获得的船测气象资料,由块体公式计算了海-气通量.结果表明:北部湾春、夏季节获得热通量,而秋、冬季节失去热通量.春季通过湍流交换造成的热通量对海面热平衡的贡献最小,其次是夏季、冬季和秋季.在年平均尺度上感热通量和潜热通量分别占净辐射通量的7.4%和77.4%,15.2%的净辐射热量通过海洋过程消耗掉.感热通量随海-气温差的加大而增大,而与风速之间呈现复杂的非线性关系.海-气温差增加1 ℃,感热通量增加6.7～12.7 W/m2;较大的感热通量(>30 W/m2)容易出现在5～10 m/s风速条件下.潜热通量与风速和相对湿度呈明显的相关关系:风速增加1 m/s,潜热通量增加约18 W/m2,而相对湿度下降1%会导致6 W/m2潜热通量的增加. 相似文献
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COARE算法估算海气界面热通量的个例对比分析 总被引：2，自引：1，他引：1
本文先对NCEP分析风、QSCAT/NCEP混合风、MM5中尺度模式分析风场进行了比对分析,发现具有高分辨率的QSCAT/NCEP混合风资料给出的高风速数值较好,但给出的高风速开始时间相对较早;NCEP分析风资料给出的高风速数值明显偏小;MM5分析风场较为可信,只不过模拟的高风速数值还是相对偏小.使用COARE算法（版本3.0）计算了四种资料情况下的渤、黄海海域一次冷空气大风过程的海表面湍流热通量,并与MM5诊断分析结果进行了对比分析.结果发现相同资料情况下,MM5结果跟COARE算法所算海气热通量（包括感热和潜热）在区域分布和时间变化规律上均较为一致,中、低风速情况下,结果比较接近;但是高风速情况下两者差异显著. 相似文献
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继第部分之后研究了惯性内波和近惯性内波由f～的作用所致的剪切不稳定引起的破碎机制。物理上,该机制很象存在由风应力所致薄表面涡旋漂流层时表面波的破碎与饱和过程。惯性内波和近惯性内波的破碎产物与小尺度湍流一起形成了混合块,它与Gregg等人(1986)的持久混合观测结果一致。依据Thorpe(1973)实验的结果作者提出了一个估计湍流动能耗散率和消衰时间的方法。结果表明,在剪切不稳定中近惯性内波在湍动耗散中起了关键作用,而惯性内波引起非常弱的湍动耗散。使用内波能量谱的标准总能量密度估计出的近惯性内波的耗散率和消衰时间与PATCHEX测量结果非常一致。文中还讨论了几个与此破碎机制有关的问题。 相似文献
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南海西南季风期NCEP2湍流热通量的质量分析 总被引：3，自引：2，他引：3
以5次南海现场观测试验数据(Xisha2002,Xisha2000,Xisha1998,Kexue 1和Shiyan 3)为参照,对NCEP2再分析资料中湍流热通量在南海西南季风期的精度进行了评估.结果表明NCEP2估算的潜热通量的平均值在试验Xisha2000,Xisha1998,Kexue 1和Shiyan 3期间分别高估了6(11%),2(2%),7(7%)和13W/m2(16%),而在Xisha2002试验中低估了10 W/m2(11%).在5个试验中低估的感热通量分别为7(130%),3(64%),7(170%),5(53%)和5 W/m2(72%).NCEP2与5个现场观测试验的时间序列的相关系数均没有达到95%的置信度.模式中湍流热通量损失的误差来源于基本变量和算法,基本变量中以海表温度和海面风速的误差产生的影响最大.应用COARE2.6a算法和NCEP2的基本变量重新计算的湍流热通量更加符合物理意义. 相似文献
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垂直分辨率对长江口海域M2分潮模拟的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模式建立了长江口及其邻近海域的三维水动力学模型, 研究模型的垂直分辨率对该海域M2分潮模拟的影响。结果表明:垂直分辨率的变化对M2分潮传播方向的模拟结果影响较小, 但其可通过底摩擦和湍流耗散两个计算过程来影响潮能通量的模拟结果, 最终对长江口和杭州湾内的M2分潮振幅产生显著的影响。最底层厚度较大时, 上层自由水体的高流速特征在最底层过于明显, 进而导致计算的底摩擦应力偏高, 此时提高底层的垂直分辨率会降低底摩擦对能量的耗散。另一方面, 垂直湍流混合作用会随垂直分辨率的增加而增强, 所以垂直分辨率增加到一定程度后, 上层自由水体的高流速会经由增强的湍流混合而更多的传入底层, 使计算的底摩擦应力随垂直分辨率的提高而有重新增加的趋势, 进而又增强底摩擦对潮能的耗散。 相似文献
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基于时长38天的海表风场实测数据,应用经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)和小波分解(Wavelet Decomposition, WD)这两种数据处理方法首先对涡相关法中的截断时间尺度(CutoffTimescale,CTS)进行估算,结果显示:基于EMD与WD方法估算出的CTS一般都在40秒左右(EMD的结果略小),远远小于传统涡相关法中CTS的取值(固定为10分钟),且EMD和WD的使用使得每一段数据都能够根据自身的湍流特点而获得合适的CTS; EMD方法和WD方法有效的去除了计算结果中的非湍部分,且对通量传输方向的刻画也更加合理,极大提高了通量的计算精度,所得通量与传统方法计算的通量偏差平均值高达45%;研究还对EMD和WD的优缺点进行了对比分析,结果表明EMD相比于WD有更高的自主性,而WD对信号的分离程度则更高。 相似文献
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基于2016-02-01—2016-05-21在南海博贺海洋气象观测平台观测的实验资料,首先利用整体空气动力学算法分别计算海气界面处感热通量与潜热通量,同时利用涡动相关法计算液滴蒸发层处总的感热通量与潜热通量。然后比较海气界面处热通量与液滴蒸发层处热通量的值,并利用差比法分别对2处感热通量和潜热通量进行做差计算。结果表明:液滴蒸发层处热通量与海气界面处热通量存在明显差异。通过与海洋飞沫引起的热通量值比较,结果表明液滴蒸发层处热通量与海气界面处热通量的差值由海洋飞沫作用引起;且在中低风速条件下,海洋飞沫引起的热通量与风速呈正相关;相比感热通量而言,潜热通量随着风速的变化更为显著。 相似文献
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通过网格定点法对我国东南沿海区域性台风危险性进行了分析。利用对各网格点有影响的历史台风数据,建立了各网格点的台风关键参数的最优概率模型。利用Monte-Carlo方法产生每个网格点1000年间的虚拟台风事件。采用YanMeng(YM)风场模型模拟了100个历史台风的最大风速,通过使这些最大风速与观测的最大风速误差和最小,建立了一组新的计算最大风半径Rmax和Holland气压参数B的公式,结果表明新的台风参数计算方案效果良好。利用新的参数计算方案、YM风场模型、特定地点的台风衰减模型以及合适的极值分布模型,预测了各个网格点不同重现期的极值风速,进而绘制了台风多发区域的设计风速图。最后研究了不同B模型、Rmax模型和极值分布模型对预测的极值风速的影响。可以为结构抗风设计和台风防灾减灾提供新的参考。 相似文献
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用数值方法研宄穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响时,有些学者人为地设定了风速和热通量。这种做法可能会出现风速和热通量数值不匹配的问题。为了弥补这一缺陷,本文采用国内外常用的块体公式计算热通量的方法来代替人为设置,并以北太平洋为例,研究了穿透性太阳短波辐射对海洋混合层深度的影响。结果表明:低风速(U10<10m／s),且海表短波净辐射处于40～200 W／m2时,穿透性太阳短波辐射对混合层深度影响很显著;高风速(U10>10m／s)和短波净辐射高值区(S*(0)>200 W／m2),穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响较小。 相似文献
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大气和海洋是影响地球气候系统的两个重要因素，它们之间的相互作用是海洋和大气研究的重要课题，海气耦合模式则是研究海气相互作用的重要工具，而海气耦合模式重点考虑的参数是海气通量。针对传统的大尺度海气耦合模式缺少湍流尺度分析的问题，本文使用并行大涡模拟海气耦合模式（The Parallelized Large-Eddy Simulation Model，PALM），在小尺度上探究风速对海气通量及湍流动能收支（Turbulence Kinetic Energy Budget，TKE Budget）的影响，设置了5、10和15m/s三种地转风速度对大气边界层（Atmospheric Boundary Layer，ABL）和海洋混合层（Oceanic Mixed Layer，OML）进行海气耦合模拟。研究表明：海气通量的分布与风速大小密切相关，风速越大，净热通量和浮力通量相对越大，由于温度上升导致海水蒸发加剧，使得大气的淡水通量增大；海洋湍流动能收支各项在近海面处受风速影响较大，且随着深度加深而逐渐减弱。本研究初步展示了小尺度海气耦合模式在海气通量研究中的应用，对进行小尺度海气相互作用研究具有一定的意义。 相似文献
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海气动量通量研究综述 总被引：1，自引：0，他引：1
海气界面动量通量也称为风应力,是海流和表面海浪的主要驱动力,是海洋从大气获得动量的重要途径。因此,合理可靠的海洋表面风应力的参数化对于海洋、大气和波浪以及气候模式的准确预报都具有非常重要的科学意义和实用价值。对风应力拖曳系数的参数化是风应力参数化的主要内容。近来的观测发现,风应力拖曳系数随着风速的增加出现了先增后减的趋势,同时还与海面的波浪状态以及海流有关。基于观测或理论分析,目前已经得到了一系列的风应力拖曳系数计算方法或公式,有的考虑了海浪的作用,有的没有,但这些方案大都是适合中低风速,在高风速下的适用性还有待检验。本文回顾了目前在海气动量通量观测和参数化方面的研究进展,并建议应增加高风速下风速、海流以及海浪等的同步观测,以进一步完善风应力参数化方案。 相似文献
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G. S. Golitsyn 《Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics》2008,44(5):537-547
Similarity and dimension considerations applied to convection in a rotating fluid allows one to estimate the sizes and horizontal velocities of generated vortices. To do this, it is necessary to know the buoyancy flux in the fluid and the angular velocity of fluid rotation [1, 2]. The author’s preliminary efforts [3] have shown that the sizes, wind speeds, and total kinetic energy can thus be estimated correctly for tropical cyclones (TCs), as well as for polar lows (PLs) (which are often called explosive mesocyclones because they take just a few hours to develop). In this study, the sensible and latent heat fluxes for U = 33 m/s and the related buoyancy fluxes are estimated on the basis of climatology, bulk formulas, and the velocity scale of convection in a rotating fluid. In the tropics, at hurricane wind speeds U ≥ 33 m/s and climatological air humidity r = 80%, the total heat flux at the water surface temperature T s ≥ 26°C becomes equal to or greater than 700 W/m2. Due to the Clausius-Clapeyron equation, the latent heat flux to the atmosphere (the main part of the flux in the tropics) decreases substantially at lower values of T s. Thus, an energy flux from the ocean to the atmosphere of 700 W/m2 or greater should be regarded as the first necessary condition for TC genesis instead of the temperature T s. Low static stability, which must be at least half its climatological value as estimated here, is another necessary condition [4]. In polar regions, total fluxes roughly twice those in the tropics are needed for the formation of explosive mesocyclones, PLs, which is explained by the much smaller role of latent heat, greater geostrophicity, and stronger static stability of the atmosphere there. Enthalpy fluxes and wind speeds are interrelated: the larger the flux is, the stronger the convection, the higher the concentration of angular momentum in an ascending convective air column, and the greater the azimuthal velocity in the vortex are, which in turn enhances the transfer of energy from the ocean. Considering the problem with the use of simple analytic relations makes it possible, for the first time, to find a numerical criterion for their generation. It is hoped that this material may be useful for educational purposes as well. 相似文献
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The ship routing problem can be known as a multi-objective problem. Since the operation strategy is influenced by ocean environments, e.g. wind, waves or ocean currents, it is therefore weather routed. In this study, the three-dimensional modified isochrone (3DMI) method utilizing the recursive forward technique and floating grid system for the ship tracks is applied to globally search for the optimum route. The proposed method considers two types of routing strategies, i.e. ETA (Estimated Time of Arrival) routing and FUEL (FUEL-saving) routing, with different constraints, such as land boundaries, significant wave heights, engine revolution speeds and roll responses. As a result, it is verified that the robustness of the proposed method appears to be a practical tool by adjusting the safety threshold for the trade-off of ship efficiency and economics. 相似文献
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海气热通量算法的改进及应用 总被引：1，自引：0，他引：1
COARE模型是国际上常用的计算海气热通量的算法,其风速适用范围可达20m/s,但未包含飞沫等高风速下的影响因子,将其直接扩展到20m/s以上风速的海况存在不合理性。本文提出了适合各种风速条件下的包含飞沫影响的海面动力粗糙度长度参数化方案,并利用该方案改进了COARE 3.0模型。利用南海浮标的观测数据,根据改进的COARE 3.0模型计算了海气热通量,分析了飞沫对海气热通量的影响。结果表明,在0～20m/s风速范围内,感热通量与潜热通量主要由海气温差和海气湿差决定,与波龄的相关性很小,飞沫对热通量无显著影响。当风速大于20m/s,感热通量和潜热通量与海气温差和海气湿差的相关性减小,与波龄的相关性增加,潜热通量与波龄呈现负相关。考虑飞沫的效应后,总热通量明显增加,飞沫所增加的感热通量平均可占界面感热通量的38.89%,飞沫所增加的潜热通量平均占界面潜热通量的39.19%。 相似文献
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Wind stress fields with high temporal resolution over the North Pacific have been constructured by using ERS-1 scatterometer
data. A simple objective analysis, a successive correction method, was used to construct the fields. Several necessary parameters
used in the method are examined by a simulation based on the climatological data. The meridional decorrelation scale of the
wind stress depends strongly on the season, while the zonal decorrelation scale is highly stable. We determined the decorrelation
scale depending on the location and the time and applied to the successive correction method. The monthly mean field constructed
by averaging the daily mean data is free from an aliasing error, which is a serious problem if a simple monthly averaging
is applied. The daily wind stress data obtained in the present study represent small time- and spatial-scale variation and
large amplitudes compared with data interpolated from simple monthly mean data. The satellite-derived data are also compared
with in situ data obtained by meteorological buoys. The satellite wind speeds are lower than in situ wind speeds for every
buoy. This underestimation is not due to the present objective analysis, but due to the original data, the ERS-1 Scatterometer
Value-Added Product. 相似文献