环礁沉积体系的过程-产物关系: 勘察式模拟初探     

高抒 《海洋与湖沼》2023,54(1):1-15

海洋沉积体系的定量模拟可分为仿真和勘察式模拟,后者的目标是建立沉积特征的连续谱、凝练新的科学问题。本文提出一个勘察式模拟的方法论框架,即根据控制方程确定自变量的定义域,进而由模拟计算给出应变量的值域,并结合物质收支平衡原理和“圆台状环礁”几何模型,以此方法预估环礁及其海底阶地物质输运和堆积格局。环礁是珊瑚礁的独特类型,其礁盘区提供了礁体生长和礁外坡、海底阶地堆积的几乎全部物源。结果表明,环礁自身生长受控于生物碎屑生产,而海底阶地的范围和沉积速率不仅决定于离礁悬沙通量,而且受到环礁外水深和海盆环流的制约。悬沙输运和重力流过程形成常态沉降和水下滑坡的交替沉积。此模型所预测的环礁沉积体系高程-面积曲线与南海环礁的实际曲线相对照,可获得环礁演化的机制信息。模拟结果还提示了需进一步研究的科学问题,如环礁生长规模及其控制机制、环礁沉积体系中周期性沉积的时间尺度、环礁外坡由于珊瑚生长自组织机制形成的重力流事件与地震等极端事件的对比和机制识别、环礁群的海底阶地沉积记录多样性、海面变化对环礁演化的影响和沉积记录、环礁人居环境安全等。  相似文献   

北部湾防城港东湾白骨壤潮滩近底层动力响应台风作用的耗散过程     

黄祖明  戴志军  周晓妍  龙楚琪  冯炳斌  罗杰骏  喜扬洋 《海洋工程》2023,41(2):107-118

揭示极端天气影响的红树林潮滩潮流能量耗散过程是理解生物海岸演变及滨海湿地生态修复工程的核心内容。以北部湾防城港东湾白骨壤红树林潮滩为例,基于声学多普勒流速仪（ADV）获取区域2020年8月连续6天的水动力和白骨壤红树林下垫面植被实测数据,分析白骨壤潮滩近底层动力响应台风“森拉克”的耗散过程。结果表明：1）正常天气涨、落潮期间,自光滩到白骨壤红树林林内近底层湍流动能变化具有潮汐不对称性特征。涨潮期间光滩—白骨壤红树林边缘、白骨壤红树林边缘—林内潮流挟沙能量分别通过泥沙沉降以及搬运泥沙两种方式沿程消耗,落潮期间潮流挟沙能量主要以泥沙净沉降的方式消耗。2）白骨壤通过其潮滩表层向上发育长约10 cm的呼吸根以降低湍流垂向紊动;红树林边缘的枝、叶通过影响水平方向上的水流动力,致使潮流挟沙能耗降低。3）与正常天气比较,台风“森拉克”期间东湾自光滩到白骨壤红树林林内近底层水体流速无明显变化,但流向偏转幅度明显变大。同时湍流动能的耗散率和用以搬运泥沙为主的潮流挟沙能耗亦均增大。  相似文献   

基于大涡模拟与被动示踪物模型的人工鱼礁数值研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

王者也  李爽 《海洋与湖沼》2021,52(6):1376-1387

投放人工鱼礁是解决海洋生态环境问题的重要措施之一。通过使用并行大涡模拟模式（the parallelizeda large-eddy simulation model,PALM）及被动示踪物模型模块,研究了不同流速条件（0.1,0.2,0.4和0.6 m/s）下方型人工鱼礁对流场形态、营养盐的抬升作用、和湍流动能收支的影响。研究表明,鱼礁的存在使得其附近垂向速度增大,产生上升流。受到上升流的抬升作用,鱼礁底部的示踪物迅速进入海洋上层,之后遇到鱼礁后方的背涡流,示踪物的抬升受阻,高度逐渐降低。在上升流区域以及背涡流区域的共同影响下,示踪物抬升区域的最大高度与来流流速无关。不同上升流定义对应的上升流区域的高度与来流流速均不相关;上升流区域的最大速度、平均速度与来流流速都成线性增加的关系;然而随着来流流速的增大,不同上升流定义对应的上升流区域面积的变化趋势却完全不同。投放鱼礁后,鱼礁区域底部的混合增强,区域底部的能量被输运至上层。这说明,鱼礁的存在不仅对营养物质具有抬升作用,还能将能量向上输运。  相似文献   

波浪破碎下湍流混合的实验研究     

牟海迪  刘云龙  袁媛  鞠莲  刘娟  孟静  陈旭 《海洋与湖沼》2021,52(3):551-561

波浪破碎过程产生的湍流动量和能量垂向输运对于加快海洋上混合层中垂向混合具有显著效果。采用二维实验室水槽中对波浪破碎过程进行模拟。对采集的波浪振幅时间序列采用希尔伯特变换定位破碎波位置,波浪的破碎率随有效波高的增加而增大,波浪谱分析得到的波浪基本周期与有效周期结果相似。实验中采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)计算波浪破碎过程中湍动能耗散率的空间分布。湍流强度与波浪的相位密切相关,波峰位置处湍流活动最为剧烈,而且波峰位置处湍流混合区内湍动能耗散率量值的垂向分布基本保持不变,即出现"湍流饱和"现象,湍流影响深度可以达到波高的70%—90%。计算湍流扩散系数的垂向分布发现,湍流扩散在混合区上部随深度的增大以指数函数的形式增加,在混合区下部趋于稳定。作为对比,在相同位置处对声学多普勒流速测量仪(acoustic Doppler velocimeter, ADV)测量的单点流速做频谱分析,发现与该位置处PIV湍动能耗散率结果量级处于同一水平,进一步验证了实验结果的准确性。  相似文献   

桑沟湾不同形态锰的分布、季节变化及影响因素     

刘家琦  任景玲  陈晶  房瑞雪  蒋增杰 《海洋学报》2021,43(2):16-27

利用催化动力学分光光度法和两步提取法对2011年4月（春）、8月（夏）、10月（秋）和2012年1月（冬）桑沟湾海域溶解态无机锰(DIMn)和表层沉积物中的锰的含量进行测定。结果表明,桑沟湾4个季节（春季至冬季,后同）DIMn浓度呈现出近岸高、远岸低的分布特点,其平均浓度分别为(60.5±43.1) nmol/L、(42.0±30.5) nmol/L、(23.4±11.2) nmol/L和(18.2±13.5) nmol/L,呈现出明显的季节变化,即春季最高,夏季、秋季次之,冬季最低;与相邻的俚岛湾和爱莲湾相比,桑沟湾春季、夏季DIMn的浓度较高,秋季、冬季则没有显著性差异。桑沟湾表层沉积物中总Mn在4个季节的含量分别为(861±308) mg/kg、(915±322) mg/kg、(589±108) mg/kg、(653±185) mg/kg,表层沉积物中醋酸提取态Mn在4个季节的含量分别为(500±272) mg/kg、(502±232) mg/kg、(322±81) mg/kg、(345±91) mg/kg,两者均表现出近岸高、远岸低的分布特点。醋酸提取态Mn的含量在春季、夏季要显著高于秋季、冬季。悬浮颗粒物的吸附和浮游生物的利用是影响桑沟湾DIMn浓度与分布的重要因素。桑沟湾DIMn的源主要包括河流及地下水输送、大气输送、沉积物?水界面释放;汇主要包括养殖生物的清除、向黄海的输送等。简单箱式模型收支计算结果显示,桑沟湾DIMn的源略大于汇,表明除了养殖生物的清除和向黄海的输送,桑沟湾DIMn还存在其他汇。本研究的结果为桑沟湾DIMn的生物地球化学循环的深入认识提供了基础数据。  相似文献   

基于多相态KE-I关系的降水动能计算方法     

孙晨玥  戴强  纪端阳  顾于  刘超楠  李雁鹏 《山地学报》2023,(5):771-784

降水动能描述了水凝物到达地表的动能大小,是计算土壤颗粒分离和土壤侵蚀等地表物理化学过程的重要参数之一。针对目前降水动能计算多考虑降雨特征,忽略其他相态降水的问题,本研究基于2018年全国25个雨滴谱仪站点的降水观测数据,结合速度(V)-直径(D)关系对水凝物进行相态划分,拟合了不同相态降水的降水动能-降水强度(KE_V-I)经验公式,总结出适用于雨、雪、雹的动能计算关系模型,并对各相态降水动能进行偏差分析和校正。结果表明：(1)降雨动能计算适用KE_V-I指数型关系公式,降雪和降雹动能计算适用幂函数型关系公式;(2)降水动能偏差与总降水中非液态占比呈正相关,仅以降雨KE_V-I经验公式估算所有相态降水的动能会显著高估降雪动能和低估降雹动能,对降水整体估算偏差在-0.05到0.31之间;(3)通过建立各相态的KE_V-I计算模型,降水整体估算误差得到有效降低,降雪偏差从7.08降至-0.05,降雹偏差从-0.29降至0.03。本文所提出的方法能够有效提高降水动能估算的准确度,为区域土壤水力侵蚀计算提供更好的支...  相似文献   

数字     

《今日国土》2010,(1):4-4

1月10日。财政部部长谢旭人指出,2009年．面对国际金融危机严重冲击、经济增速明显放缓、企业效益下滑、大规模实施结构性减税政策等带来的严峻挑战．全国各级财政部门狠抓收支管理．圆满完成全年财政收支预算目标。全国财政收入预计达到68477亿元,增长11．7％．  相似文献   

藏南羊卓雍错湖面大气湍流特征观测分析   总被引：2，自引：1，他引：1  

沈鹏珂  张雪芹 《湖泊科学》2019,31(1):243-255

湍流运动是大气边界层的本质特征,是地表与大气之间能量和物质交换的主要方式.本文利用2016和2017年4-10月藏南羊卓雍错湖泊涡动观测资料,分析了湖面大气湍流方差和湍流特征量的统计和变化特征.结果表明：（1）不稳定层结下,三维风速分量和超声虚温、水汽密度、CO₂密度的无量纲标准差随稳定度变化符合Monin-Obukhov相似理论的"1/3"或"-1/3"次幂律,垂直风速的拟合效果最好;稳定层结下,除CO₂密度无量纲标准差与稳定度无明显关系外,其他量基本上满足相似性规律;中性条件下,以上物理量的无量纲标准差分别趋近常数：3.57、3.93、0.77、20.91、6.35和11.96.（2）水平方向平均湍流强度（0.60和0.58）大于垂直方向（0.13）,三维方向湍流强度与平均风速的变化呈显著负相关,相关系数分别为-0.39、-0.42和-0.34.（3）湖面湍流动能随风速呈线性增长,增长率达0.45 m/s;近中性层结时湍流动能最大,层结越稳定或不稳定湍流动能均减小.（4）湖泊下午到傍晚动量输送较强,13：00-22：30时间段平均动量通量达0.091 kg/（m·s²）;热量输送以潜热为主,潜热通量日平均值（77.3 W/m²）是感热通量（14.6 W/m²）的5.3倍,感热和潜热通量日变化峰值分别出现在5：30（22.4 W/m²）和16：00（106.6 W/m²）.  相似文献   

季风指数及其年际变化Ⅱ.南海夏季风分量动能强度指数及其年际变化     

张东凌  何卷雄  左瑞亭  曾庆存 《气候与环境研究》2005,10(3):333-341

计算了各年南海夏季风建立前后流场的场相似度、场比幅、季风分量动能强度指数和突变度.指出按变差度最大或相似度绝对值最小及其变化最陡以及比幅最小,可客观定量地定出季风来临的预兆日期,在大多年份该日期比用天气气候学方法得到的季风来临(爆发)日期要早些,且两者有较好正相关.绝大多数年份季风建立时有环流突变发生,但也有少数年份呈调和变化或二次突变.季风分量动能强度指数能够反映各年南海夏季风建立后的强度.最后分析指出,南海850hPa夏季风的前兆日期,突变度和强度指数都有明显的年际和年代际变化.  相似文献   

一次引发南亚大暴雨的季风低压结构、涡度与水汽收支分析   总被引：12，自引：2，他引：10  

孔期  Ghulam Rasul  赵思雄 《气候与环境研究》2005,10(3):526-542

对2003年夏季风期间,7月24～28日印度季风槽内季风低压发展西移与阿拉伯海中尺度低压合并引发南亚的一次大暴雨过程进行了诊断分析,探讨了印度季风槽、季风低压的三维结构以及低压区域的涡度、水汽收支.揭示和确认了一些事实:1)印度季风槽区对流层中下层存在明显的风场切变,槽区高温高湿,为单一性质的热带气团,低层为对流不稳定,槽区对应正涡度区;2)季风低压是一较深厚系统.动力结构为低层正涡度,高层负涡度,低层辐合,高层辐散.其西移速度约500 km·d.季风低压北侧整层为深厚的东风,南侧在对流层中低层为西风,在高层为东风.热力结构在低层(700～800 hPa)间存在弱冷区,而中高层几乎为暖心结构.低压对应高湿区,低压中心西侧整层为相对湿度大值区;3)季风低压的发展过程中,低层的辐合场制造正涡度,促进低压的发展;4)低压区水汽强烈辐合,西边界输入量最大.在此研究工作的基础上,作者还比较了夏季风期间南亚印度季风槽和东亚梅雨锋系统的异同.  相似文献