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1.
内波是海洋中普遍存在的波动形式。内孤立波是典型的非线性内波,多发于陆架边缘海,如南海等海域,对陆架海域有重要影响。本文针对内孤立波在陆架地形上的传播问题,先基于弱非线性与全非线性数值模型,模拟了不同振幅、地形高度条件下内孤立波的演化的过程,探讨了动力系数对内孤立波演化过程的影响,对比了两模型的模拟结果在内孤立波演化过程、能量分配以及能量耗散的差异,后分析了南海的动力系数分布特征。结果表明,在内孤立波不发生破碎的情况下,弱非线性模型与全非线性模拟结果相近。当发生破碎过程时,弱非线性模型可准确模拟头波,但无法通过强非线性的破碎过程耗散能量,只能以裂变的方式辐射能量。在弱非线性模型中,随地形高度增加,频散系数减小到零,平方非线性系数由负转正,立方非线性系数绝对值增大一个量级,并主导陆架地形上内孤立波的演化过程。通过对比南海夏季与冬季非线性内波动力系数空间分布,发现内孤立波在传播过程由于夏季平方非线性效应、立方非线性效应与频散效应较强的影响,其在夏季更易发生陡化与裂变,波列发生频率高。 相似文献
2.
为了研究南海北部黑潮入侵对内孤立波生成造成的影响,本研究在对合成孔径雷达图像处理分析的基础上,运用二维非静力模式,对南海北部内孤立波生成以及其对黑潮入侵的响应做了初步的模拟和分析。对4 a(2007~2010年)的合成孔径雷达(SAR)图像统计分析发现,内波出现频率呈现明显的季节变化。月平均数据表明,内波出现频率在5月到8月期间较高并在6月达到峰值,占全年总数的29%;而在11月到次年的2月份期间出现频率较低并在12月和1月达到最低,各占全年的0.5%。通过二维、非静力近似数值模拟研究发现:黑潮入侵引起的平流对吕宋海峡区域内孤立波的激发产生具有明显的影响。具体表现为,黑潮入侵引起的的西向平均流拉伸了内孤立波波形并加强内孤立波的能量的频散,使得大振幅内孤立波演变成多个分散的波动,波长变长、振幅变小。敏感性实验通过替换夏季温盐场为冬季温盐场,对模拟结果并无实质上的影响,表明冬夏季温盐场的差异并非是SAR观测内波出现频率呈季节变化的重要因素。 相似文献
3.
根据南海北部陆坡海域潜标观测数据,对该海域第二模态内孤立波统计特征进行分析。观测期间共发现72个第二模态内孤立波,包含101 个第二模态内孤立波孤立子。该海域第二模态内孤立波以凸型为主,且最大振幅多为下凹振幅,占79.2%。KdV 方程波速计算结果表明,波速可用三角函数描述,整体表现为夏季大、冬季小,且第二模态内孤立波流速呈明显的三层结构。最大流速深度及人工判别得到的上下层转向深度的统计结果表明:上层内波流流速转向平均深度约为97.7m,中层内波流最大流速深度约为134.6m,下层内波流转向平均深度约为204.2m,内波流最大流速多发生在中层,流向主要为西北向,流速主要分布于0.2~0.8 m·s-1 区间范围内,占82.2%;上层流向主要为东南向,流速主要分布于0~0.6m·s-1区间范围内,占98.0%;中层流向主要为西北向,流
速主要分布于0.2~0.8m·s-1区间范围内,占93.1%;下层流向主要为东南向,流速主要分布于0~0.4m·s-1区间范围内,占94.1%。本文系统性地给出了南海北部陆坡海域第二模态内孤立波统计特征,可为相关研究、水下航行及工程应用提供重要的资料和参考。 相似文献
4.
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(8)
基于内波流场的eKdv理论并结合尾流振子模型和挠性立管的非线性振动方程建立内波流场中悬链线立管计算模型,研究了内波流场中悬链线立管升力方向运动的响应问题,并分析了内孤立波波高和密度跃层位置对悬链线立管升力方向响应的影响。结果表明:内孤立波经过悬链线立管时会引起突然增大的涡激振动,其中高阶模态占主导;涡激振动最大位移发生于流体密度跃层位置附近;内孤立波波高增大以及密度跃层位置加深会使立管转变为更高阶模态振动,并且密度跃层位置加深会使立管涡激振动位移明显减小。 相似文献
5.
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2016,(6)
本文基于布放于南海北部的ADCP海流数据和温度链数据,分析了南海北部上层海洋对强台风尼格响应特征。结果表明:台风活动会生成强烈的近惯性振荡;在热力学方面会引起南海北部海区特别是表层海水迅速降温,海温的日变化特征消失;动力学方面近惯性内波成为支配研究海区海水流动的关键因素,造成流速迅速增大;此外近惯性内波会向下传播,并且下传时经历由慢至快的过程;最后近惯性内波会引起波-波相互作用,包括近惯性内波的入射和反射波之间相互作用生成频率两倍于惯性频率的内波,以及近惯性振荡与半日内潮相互作用生成两者频率之和的波动,使近惯性能量发生转移。 相似文献
6.
基于弱非线性理论及再分析同化数据, 计算了苏禄—苏拉威西海冬季及夏季内孤立波动力参数, 包括内孤立波线性速度、一阶和二阶非线性参数及线性色散参数, 并研究了这些参数的时空变化特征。我们发现, 虽然苏拉威西海域受到更加显著的西北太平洋水入侵, 但苏禄海内孤立波动力参数的时空变化特征却比苏拉威西海更为显著。夏季苏禄海内孤立波线性速度总体上比冬季约大0.1m·s-1; 与此相反, 夏季苏拉威西海内孤立波线性速度却比冬季约小0.05m·s-1。无论是一阶或二阶非线性动力参数, 其在苏拉威西海的时空变化均比较微弱, 但在苏禄海则较为显著。苏禄海夏季一阶非线性动力参数比冬季高出约3×10-3s-1, 但是夏季二阶非线性动力参数却比1月份低约3×10-5m-1·s-1。此外, 相比冬季, 夏季苏禄海和苏拉威西海的色散动力参数均有所减弱, 但其在苏禄海减弱的幅度更大。综上, 苏禄—苏拉威西海环流引起的水体层化最大浮力频率所在深度的时空变化是造成上述内孤立波动力参数时空变化的根本原因。 相似文献
7.
利用垂向连续分层变系数EKdV模型,模拟了南海北部海域大振幅内孤立波的传播和裂变过程,并与观测数据进行比较。结果表明:连续分层变系数EKdV模型能够较好地反映振幅小于100m的内孤立波的振幅和波宽,对于更大振幅的强非线性内波,该模型模拟的振幅和波宽均较实测较小;非线性模态函数能够较准确地反映温度振荡的垂直结构,而水平流速的大小和垂直结构则与线性模态较符合。研究结果表明,变系数EKdV模型能够为研究和理解大振幅内孤立波的传播和裂变过程提供较好的理论支持。 相似文献
8.
本文通过对卫星遥感图像中的内孤立波及相互作用现象进行统计分析,讨论了南海北部内孤立波及相互作用现象的时空分布特征,验证了利用卫星遥感图像反演内孤立波振幅和传播速度以及研究内波相互作用现象的可行性。统计结果表明,南海北部的内孤立波主要集中在东沙群岛以及海南岛南部,内波相互作用主要集中在东沙岛西北部以及海南岛南部。本文对此给出解释:内波传播至东沙岛附近发生绕射,绕射的内波分裂成两列后以不同的传播方向继续向西传播,相遇并发生相互作用;内波在海南岛浅滩处发生反射,与后续传来的内波发生相互作用。同时,本文利用Korteweg-de Vries (KdV)方程和Benjamin-One(BO)方程,结合观测数据,对内波振幅和传播速度进行了反演实验。反演所得的内波振幅和传播速度与南海北部实际内波振幅和传播速度相近。 相似文献
9.
南海北部陆坡海域内波谱特征 总被引：1，自引：0，他引：1
本文对1998年南海季风实验中定点观测的声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler，ADCP）海流数据进行频谱分析，结果表明南海北部地区内波之间的非线性作用的强弱影响着该海域的内波谱特征。在季节性温跃层（水深22m和58m）中，由于存在着强的非线性作用，内波带的谱斜率趋于σ^-1和σ^-2之间，而且较高能量的潮谐波频率的峰值随着频率呈现少见的一。递减。在季节性温跃层（水深130m）以下，内波非线性相互作用较弱，观测的内波带谱特征与标准Garrett-Munk内波谱相似，均显示了σ^-2的谱斜率。 相似文献
10.
南海表面浮力通量、水型变性及南海"暖水"的消长分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用英国南安普敦海洋中心(SOC)海-气界面的热量和淡水通量资料以及世界大洋图集(WOA01)的海面温度和盐度资料计算了南海表面各月的有效浮力通量及水型变性矢量场,分析了南海表层暖水形成和发展的季节性特征。研究结果表明,南海表层暖水的发展、维持以及消亡在很大程度上受到海洋表层浮力通量的影响;此外,南海上层水体密度的垂直结构和变化也深受表面浮力通量和表层水型变性的影响。在中、北部,南海的垂向结构季节性变化较为明显,其中冬季表层水体的下沉强度最大,深度最深,而夏季表层水体却无下沉趋势。 相似文献
11.
Chen Liang Xiong Xuejun Zheng Quanan Yuan Yeli Yu Long Guo Yanliang Yang Guangbing Ju Xi Sun Ji Hui Zhenli 《海洋学报(英文版)》2020,39(11):44-51
The mode-2 internal solitary waves (ISWs) generated by mode-2 internal tide (IT) are identified by mooring observations in the northern South China Sea (SCS) from 2016 to 2017. Two mode-2 ISWs with a re-appearance period of 24.9 h observed on 29 and 30 July 2016 are characterized by type-b ISWs. They occurred when the isotherms compressed obviously in the vertical direction. Modal decomposition of IT horizontal currents shows that the vertical compression of the isotherms is mainly caused by diurnal mode-2 IT. The analysis of the role of the density stratification reveals that a deeper and thinner pycnocline is favorable for generation of mode-2 ISWs rather than pycnocline intensity. By comparing the mode-2 nonlinear, dispersion coefficients and the Ursell numbers calculated based on the stratification associated with different kinds of ITs with the observation results, it is shown that the diurnal mode-2 IT plays a crucial role in the generation of the mode-2 ISWs. When the diurnal mode-2 IT interacts with the semidiurnal IT and causes a deeper and thinner pycnocline, the mode-2 ISWs are easily excited. 相似文献
12.
本文利用World Ocean Atlas 2013 (WOA13)和Simple Ocean Data Assimilation version 3.1.1 (SODA v3.3.1)温盐资料,分析印尼贯穿流(ITF)路径及所经印度尼西亚海及周边西太平洋、南海和东印度洋海域的层结强度(N2)和跃层特征的三维时空变化特征。结果表明,气候态下ITF 3条路径上跃层平均N2差异较小,其中中部路径平均值最大,为10?3.68 s?2,东部路径平均值最小,为10?3.71 s?2;各路径跃层深度和厚度存在明显差异,东部路径跃层深度和厚度最大,分别为124 m和192 m,中部次之,西部最小为99 m和143 m,并且印尼海的跃层深度和厚度平均值均小于其他海域。印尼海N2存在显著的季节变化和4～7 a的多年周期变化,其中年际变化可能主要受厄尔尼诺?南方涛动事件影响。季节上,在印尼海域内,ITF 3条路径夏季层结强度均小于冬季(北半球夏冬季),夏、冬两季N2差值最大可达到两个量级。1993?2015年的长期变化趋势显示,印尼海及周边大部分海域的层结强度呈现增强趋势,其中印度洋中部和哈马黑拉海23 a内最大层结增强近0.1个量级。 相似文献
13.
The monthly climatology of observed temperature and salinity from the U.S. Navy Generalized Digital Environment Model (GDEM-Version 3.0) is used to derive the geographical and seasonal distribution of kinematic parameters of nonlinear internal waves in the Northern South China Sea (NSCS). Coefficients of the Generalized Extended Korteweg-de Vries Equation (GEKdV) with a background current are investigated (phase speed, dispersion, quadratic and cubic nonlinearity parameters, normalizing factor). These parameters are used to evaluate the possible polarities, shapes of internal solitary waves, their limiting amplitudes and propagation speed. We show that the long wave phase speed and dispersion parameters mainly depend on topography characteristics and have no obvious seasonal variation. The nonlinear parameters and normalizing factor are sensitive to variations in the density stratification and topography. Background current also exerts the distinct effects on the kinematic parameters; especially the nonlinear parameter can change by an order of magnitude. The nonlinear parameters take on larger values in the summer (July), and linear internal waves are prone to become steeper and develop into large-amplitude internal solitary waves under such circumstances. This explains why nonlinear internal solitary waves occur more frequently in summer. From the kinematic viewpoint, the dispersion parameter takes on larger values in the Pacific Ocean (PO) due to deeper water depth when compared with that in the NSCS. The stronger dispersion effect in the PO hinders the formation of large amplitude internal solitary waves, explaining why nonlinear internal solitary waves are rarely found to the east of the Luzon Strait. Large near-bottom velocities dominate the shallow area and tend to increase in the warm season. The largest values are induced by internal solitary waves, indicating that internal waves are the major drivers of sediment re-suspension and erosion processes. 相似文献
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黄海冷水域生源要素的变化特征及相互关系 总被引：41，自引：8，他引：33
根据“中韩黄海水循环及物质通量合作研究”项目的现场调查资料,对黄海冷水域生源要素的分布变化特征及其相互关系进行了探讨。结果表明,黄海冷水团存在期间,上层水体中的营养盐由于浮游植物的摄取而几乎被耗尽,但在密度跃层以下因有机物分解使营养盐再生而逐步累积。溶解氧、pH和叶绿素a的层化现象亦十分明显,并在中层(20～30m)形成最大值层。生源要素断面分布中等值线的起伏趋势或马鞍形形态表明,黄海冷水团中的垂直环流存在将底层冷水向上扩散的趋势。此外,对影响生源要素的含量、分布及其季节变化的因素,以及生源要素之间的相互关系进行了分析探讨。 相似文献
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利用ADCP对东海大陆架定点(26°30.052′N,122°35.998′E)连续观测6个多月的海流数据进行分析研究,结果表明:层化对该海域潮流的垂向结构有显著影响,层化导致潮流流速、潮流椭圆长轴、椭圆率和倾角在通过密度跃层时发生较大改变。9月份,东海大陆架存在较强的密度跃层,层化加强,海流流速、M2分潮潮流倾角和M2分潮潮流椭圆率在跃层深度以浅随深度显著增大,跃层处达最大,跃层以深随深度迅速减小;2月份,上层海洋混合较强,密度跃层强度最弱,潮流流速、潮流椭圆长轴、椭圆率和倾角在垂向上变化不大。 相似文献
16.
The paper presents the results of an analysis of hydrological data obtained on cruise 89 of the R/V Professor Vodyanitskii from September 30 through October 19, 2016, in the central area of the northern Black Sea. Currents were measured using a lowered acoustic Doppler current profiler (LADCP) to a depth of 350 m. Examples of the current velocity profiles and conditional density at individual stations are presented. The averaged characteristics of the vertical current structure in the seasonal and permanent pycnoclines are discussed. The isopycnally averaged kinetic energy (KE) demonstrates an almost linear dependence on the conditional density (σθ). In the seasonal pycnocline, EK = 0.2–0.013σθ; in the permanent pycnocline, EK = 0.12–0.007σθ. An interpretation is given for the variability of the kinetic energy with depth. It is shown that the maxima of the averaged vertical shear profile correspond to the occurrence depth of the seasonal and permanent pycnoclines. The mean Richardson number has a value of ~10 in the upper sea layer and decreases with depth, assuming a value of ~3 at the 300 m horizon. The estimate for the vertical turbulent diffusion coefficient from the simplified model shows its increase with depth. 相似文献
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威海市天鹅湖海洋牧场底层海水溶解氧浓度时间变化特征 总被引：2，自引：2，他引：0
依据威海市天鹅湖海洋牧场2016年7—10月海洋生态环境海底有缆在线观测系统的长期连续观测数据,研究了该牧场底层海水溶解氧浓度的时间变化特征,并探讨了其可能的影响因素。结果表明:观测期间海水溶解氧浓度平均值为6.65mg/L,呈先下降后上升的变化趋势,月平均值最小为6.36mg/L,出现在9月。溶解氧月浓度标准差呈先减小后增大的变化趋势,而溶解氧日浓度标准差总体变化趋势与月浓度标准差相反。底层海水基本上处于不饱和状态,月均溶解氧消耗量在观测期间逐月增大。海水温度是影响溶解氧浓度变化的主要因素。7月1日至8月24日期间,牧场海域存在季节性温跃层。7月1日至17日与8月11日至24日期间,溶解氧浓度下降可能受季节性温跃层和海水温度上升的共同影响;7月18日至8月1日期间,溶解氧浓度变化不受季节性温跃层控制。大风过程会增强表、底层海水交换,使溶解氧浓度上升。月均溶解氧浓度日变化均表现出双峰双谷的特征,与月均水深日变化对比, 7—8月0—13时无显著正相关性, 7—8月1—23时及9—10月相位变化基本一致,涨潮时海水溶解氧浓度升高,而落潮时降低,说明研究区域外海水溶解氧浓度很可能高于近岸,而潮流输运过程使得近岸海水溶解氧浓度随潮汐过程变化。 相似文献
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东海内陆架春季跃层和内波影响下的环境要素分布 总被引：1，自引：1，他引：0
基于东海内陆架P2连续站春季流速和环境要素的观测数据,发现该站存在由浙闽沿岸水系和陆架混合水系界面形成的较强跃层,跃层的浮频率在1×10-3s-2左右。跃层上下水体的温盐值变化和流场的变化有相关关系。环境要素在跃层的影响下呈现显著的分层结构,说明跃层对环境要素的垂直交换起到了限制作用。同时跃层的存在也为内波的产生提供了条件,斜压结构主要由具有半日潮频率的内潮和近惯性频率的内波组成。在观测开始和结束时刻,跃层深度显著抬升,跃层中存在Ri-1大于4的情况,这与叶绿素溶解氧跨跃层现象存在的时刻对应,说明这两个时刻水体由于内波活动改变了跃层深度并存在剪切不稳定的情况,进而引起了水体的垂向交换,为环境要素的跨跃层混合提供了条件。跃层和内波分别对环境要素的垂直混合起到了阻碍和加强的作用。 相似文献
19.
溶解氧(DO)是海洋生物生存不可缺少的要素。随着人类活动的增加，全球近岸海域低氧情况愈发严重，已经成为威胁海洋生态系统健康的重要因素。通过对2017年5?9月秦皇岛外海区域的观测调查，探讨了该海域低氧与酸化的形成机制并计算了月平均耗氧速率。结果表明，5月秦皇岛外海水体混合较为均匀，表、底层DO浓度一致，均大于8 mg/L；6月开始形成密度跃层，与此同时底层DO浓度和pH开始下降；8月底层呈现明显的低氧和酸化状态，DO浓度下降至2～3 mg/L，pH下降至7.8以下；9月随着层化消失，底层水体DO浓度和pH逐渐升高。相关性分析显示，DO和叶绿素a (Chl a)以及pH具有良好的耦合性，说明秦皇岛外海区域的低氧发生过程主要为局地变化。同时表明DO浓度和pH主要受水体中浮游植物的光合作用和有机物有氧分解的影响。通过箱式模型计算得到2017年6?8月密度跃层以下水体及沉积物耗氧速率为951～1193 mg/(m2·d)[平均为975 mg/(m2·d)]。综合来看，水体分层是秦皇岛外海低氧和酸化发生的先决条件，跃层以下的有机物分解耗氧则是底层水体发生低氧和酸化的重要原因。 相似文献