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《中国海洋大学》 2005年
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基于POM的浪流耦合模式的建立及其在大洋和近海的应用

夏长水  
【摘要】:海洋中温度的垂直结构大体可以分为三层:上混合层、温跃层和底层弱垂直温度梯度层。对于海洋环流模式来说,无论对于大尺度全球气候模拟还是小尺度的近海模拟,准确地再现上层海洋的垂直混合过程和模拟上混合层是很重要的。目前广泛应用Mellor和Yamada(M-Y)湍流混合模型在层化较强的流体(如夏季上层海洋)中对湍流混合系数计算效果不佳。模拟得到的夏季海洋表层温度(SST)偏高、上混合层偏浅且温跃层强度偏低是采用M-Y湍流混合模型的海洋环流数值模式所面临的普遍问题。 袁业立于1979年指出,造成表层海水混合的主要因素有三种:(1) 由非稳定层化造成的自由浮力对流;(2) 流动的剪切不稳定性;(3) 海浪的搅拌。在层化较强的上层海洋中,海浪的搅拌的作用可以超过前两种的作用的总合。M-Y湍流混合模型可以较好地描述和表达前两种机制造成的混合,但不包括海浪的搅拌造成的混合,这是采用M-Y湍流混合模型的海洋环流模式所模拟的夏季海洋上混合层偏浅的根本原因。如何准确地描述海浪引起的垂直涡动扩散系数并应用到实际的三维海洋模式中是一项具有挑战性的工作。 本文在袁业立和乔方利等提出的波浪运动混合的理论框架的基础上,基于MASNUM~1(前身为LAGFD-WAM)海浪波数谱数值模式和POM(普林斯顿海洋模式)环流模式建立了MASNUM浪-流耦合模式。耦合的方法是首先利用MASNUM海浪波数谱数值模式来计算波浪的方向谱,再利用袁业立、乔方利提出的理论计算浪致混合Bv和海浪对海流的动量转移项,并将其引入到环流模式中。 本文首先将MASNUM浪-流耦合模式应用到准全球大洋,所模拟的海浪有效波高同Topex/Poseidon高度计观测结果符合较好。由海浪模式得到的浪致混合Bv和由M-Y湍流模型得到垂向混合系数Kh相比,在夏季的中高纬度海区的上层,Bv比Kh要大;在低纬度热带海区上层Bv小于Kh。将浪-流耦合模式和采用M-Y湍流模型的原始POM模式模拟得到的夏季上层温度结构同Levitus资料比较表明:浪-流耦合模式的结果明显比原始POM的结果和Levitus资料相吻合,浪-流耦合模式模拟得到的夏季上混合层厚度比原始POM要深,和Levitus资料
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P731.11

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张志远;宋顺强;刘利;杨广文;张权;王燕;;浪流耦合模式数值模拟及检验分析[J];海洋技术;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 刘学海;南黄海及养殖功能海域生态动力学模型研究[D];中国海洋大学;2009年
2 张敬;海岸、河口区三维近岸环流与物质输运数值研究[D];中国海洋大学;2010年
3 陈红霞;东海南部流—涡结构分析与动力机制研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
4 吕新刚;黄东海上升流机制数值研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
5 王智峰;Stokes-drift对上层海洋的影响研究[D];中国海洋大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王关锁;台风过程中波致混合对东海水文结构的作用分析[D];国家海洋局第一海洋研究所;2007年
2 乔贯宇;通过POM模式对胶州湾纳潮量的数值模拟研究[D];国家海洋局第一海洋研究所;2008年
3 赵昌;波致混合在大洋环流模式中的作用方式[D];国家海洋局第一海洋研究所;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 赵保仁;北黄海冷水团环流结构探讨──潮混合锋对环流结构的影响[J];海洋与湖沼;1996年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 詹金刚;王勇;许厚泽;郝晓光;柳林涛;;我国近海1992~2006年海平面变化的小波分析[J];测绘学报;2008年04期
3 冉琦;;江苏近海物理海洋与海洋气象的时空分布特征[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2009年04期
4 陈倩,黄大吉,章本照,王敏芳;浙江近海潮汐的特征[J];东海海洋;2003年02期
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6 何映晖;蔡树群;王盛安;;北赤道流分叉点及南海北部环流的研究进展[J];海洋学研究;2009年03期
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8 高建华;汪亚平;潘少明;张瑞;李军;白风龙;;长江口外海域沉积物中有机物的来源及分布[J];地理学报;2007年09期
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10 Yong-Hoon YOUN,Im Sang OH,Ki-Hyun KIM,Young-Hyang PARK,Jong Woo KIM;Validation of Sea Level Data in the East Asian Marginal Seas: Comparison between TOPEX/POSEIDON Altimeter and In-Situ Tide Gauges[J];Advances in Atmospheric Sciences;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 许佳;王洪礼;葛根;;一类生态系统模型的随机分岔行为研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
2 任惠茹;康建成;王甜甜;安琰;孟菲;;东海黑潮热核的时空变化特征[A];中国海洋学会2007年学术年会论文集(下册)[C];2007年
3 章卫胜;宋志尧;张金善;孔俊;;中国近海潮波运动特征分析[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
4 陶建峰;张东生;龚政;;江苏近海潮汐潮流的数值模拟[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
5 张庆华;夏萌;曲媛媛;;黄海冷水团环流的线性理论[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
6 史得道;孙即霖;;中国近海(渤、黄、东海)热含量季节变化及影响因素分析[A];中国气象学会2008年年会第二届研究生年会分会场论文集[C];2008年
7 陈庆丰;;海浪模式WAVEWATCHⅢ的比较检验与应用[A];第三届长三角气象科技论坛论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张静;深圳湾水环境综合评价及环境容量研究[D];大连海事大学;2010年
2 胡利民;大河控制性影响下的陆架海沉积有机质的“源—汇”作用[D];中国海洋大学;2010年
3 刘学海;南黄海及养殖功能海域生态动力学模型研究[D];中国海洋大学;2009年
4 吴伦宇;基于FVCOM的浪、流、泥沙模型耦合及应用[D];中国海洋大学;2010年
5 邓增安;Coriolis-Stokes力在海洋数值模拟中的影响研究[D];中国海洋大学;2009年
6 李威;台湾以东黑潮锋的数值研究[D];中国海洋大学;2008年
7 宋军;水交换模型的理论方法及应用研究[D];中国海洋大学;2010年
8 赵苑;黄海和东海微微型浮游生物分布研究[D];中国海洋大学;2010年
9 于华明;全球海洋潮汐同化模拟及东中国海潮流对环流作用研究[D];中国海洋大学;2010年
10 邹华志;河网、河口及海岸整体联解数值模式及其在珠江口咸潮上溯研究的应用[D];中国海洋大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐刚;南黄海西部陆架区底质沉积物沉积特征与物源分析[D];中国海洋大学;2010年
2 徐珊珊;2008年黄海浒苔事件期间的物理要素特征[D];中国海洋大学;2010年
3 颜云峰;海平面变化对东中国海潮波影响的数值模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
4 刘雪源;30°N两侧中国近海海平面年际变化及其与ENSO的关系[D];中国海洋大学;2010年
5 曲伟玉;基于控制理论的海洋生态循环模型的研究[D];中国海洋大学;2010年
6 张冲;南海北部浮游生态系统对台风过程响应的模拟研究及影响因子的探讨[D];中国海洋大学;2010年
7 温婷婷;黄东海营养盐分布特征以及台湾东北部冷涡上升流的初步研究[D];中国海洋大学;2010年
8 王玉成;黄河调水影响下河口区盐度分布的观测与模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
9 张国政;黄海小黄鱼种群特征及其影响因素研究[D];中国海洋大学;2010年
10 方美红;基于MODIS的南海北部水体叶绿素-a时空特征遥感分析[D];中国地质大学(北京);2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏洁;高会旺;;南黄海东部海域浮游生态系统要素季节变化的模拟研究[J];安全与环境学报;2006年04期
2 郑永红 ,沈永明 ,邱大洪;Calculation of Wave Radiation Stress in Combination with Parabolic Mild Slope Equation[J];China Ocean Engineering;2000年04期
3 袁丽蓉;沈永明;唐军;;Analysis of Mixing of Pollutants in Water Waves and Currents[J];China Ocean Engineering;2007年01期
4 朱首贤;丁平兴;张文静;;The Mathematical and Parameterized Expressions for Wave Induced Excess Flow of Momentum[J];China Ocean Engineering;2007年01期
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6 檀赛春;石广玉;;中国近海初级生产力的遥感研究及其时空演化[J];地理学报;2006年11期
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8 袁耀初,刘勇刚,苏纪兰;1997—1998年El-Nio至La-Nia期间东海黑潮的变异[J];地球物理学报;2001年02期
9 蔡榕硕;陈际龙;黄荣辉;;我国近海和邻近海的海洋环境对最近全球气候变化的响应[J];大气科学;2006年05期
10 黄瑞新;论大洋环流的能量平衡[J];大气科学;1998年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 邓增安;Coriolis-Stokes力在海洋数值模拟中的影响研究[D];中国海洋大学;2009年
2 李磊;渤黄东海潮波系统的有限元模拟[D];中国海洋大学;2003年
3 梁丙臣;海岸、河口区波—流联合作用下三维悬沙数值模拟及其在黄河三角洲的应用[D];中国海洋大学;2005年
4 王保栋;长江口及邻近海域富营养化状况及其生态效应[D];中国海洋大学;2006年
5 王世澎;波浪对潮流影响的数值模拟研究[D];大连理工大学;2007年
6 李雁宾;长江口及邻近海域季节性赤潮生消过程控制机理研究[D];中国海洋大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李徽翡;夏季东中国海环流及长江口上升流模拟[D];中国科学院海洋研究所;2000年
2 伍应艳;渤海温度混合和层化演变的三维数值模拟[D];浙江大学;2002年
3 蔡立胜;浅海规模化贝类养殖系统氮、磷营养盐的垂直通量研究[D];中国海洋大学;2003年
4 丁雷;波流共同作用下水流垂直结构及污染物扩散、离散系数研究[D];大连理工大学;2004年
5 张志欣;三维悬浮物输运模式及在黄河口附近海域的应用[D];中国海洋大学;2004年
6 张国森;大气的干、湿沉降以及对东、黄海海洋生态系统的影响[D];中国海洋大学;2004年
7 范学平;基于Coherens模型的近海三维水流及物质运数值模拟研究[D];河海大学;2005年
8 刘兴盛;太湖风生流及物质输运三维数值模拟[D];河海大学;2005年
9 俎婷婷;北部湾环流及其机制的分析[D];中国海洋大学;2005年
10 武晋宣;桑沟湾养殖海域氮、磷收支及环境容量模型[D];中国海洋大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 崔倩芳;潘德炉;白雁;何贤强;;东海陆架表层水体有机与无机悬浮体的季节分布特征[J];海洋学研究;2012年04期
2 乔方利;王关锁;吕新刚;戴德君;;2008与2010年黄海浒苔漂移输运特征对比[J];科学通报;2011年18期
3 徐福敏;李婷;;根据MODIS数据研究海岸河口水域上升流现象[J];河海大学学报(自然科学版);2013年05期
4 韦钦胜;葛人峰;臧家业;李瑞香;;夏季南黄海跨锋断面的生态环境特征及锋区生态系的提出[J];海洋学报(中文版);2011年03期
5 蒲新明;傅明珠;王宗灵;张新军;;海水养殖生态系统健康综合评价:方法与模式[J];生态学报;2012年19期
6 傅明珠;蒲新明;王宗灵;刘新杰;;桑沟湾养殖生态系统健康综合评价[J];生态学报;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 尹丽萍;东海陆架地形波本征模态和强迫陆架波[D];中国海洋大学;2012年
2 毕凡;波浪对环流输运影响和涌浪传播耗散特征研究[D];中国海洋大学;2013年
3 张宇铭;波浪对Ekman层能量输入及质量输运的影响研究[D];中国海洋大学;2013年
4 刘晓;黑泥湾海域沉降颗粒物通量及其影响因子研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 乔贯宇;通过POM模式对胶州湾纳潮量的数值模拟研究[D];国家海洋局第一海洋研究所;2008年
2 李振;胶州湾海岸带土地利用/覆被变化及山东省海岸带土地利用变化动态模拟[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
3 曹公平;长江口邻近海域夏季上升流演变机制研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
4 连喜虎;准水下滑翔机观测数据的同化研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2013年
5 洪敏;Web环境下的水动力过程一体化模拟方法研究[D];南京师范大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 夏综万;郭炳火;;山东半岛和辽东半岛顶端附近水域的冷水现象及上升流[J];黄渤海海洋;1983年01期
3 刘爱菊;尹逊福;卢铭;;黄海潮汐特征[Ⅰ][J];黄渤海海洋;1983年02期
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5 郭炳火;左海滨;;海底漂浮物初步实验[J];黄渤海海洋;1984年02期
6 管秉贤;;黄、东海浅海水文学的主要特征[J];黄渤海海洋;1985年04期
7 赵保仁;;黄海潮生陆架锋的分布[J];黄渤海海洋;1987年02期
8 郭炳火;;黄海物理海洋学的主要特征[J];黄渤海海洋;1993年03期
9 袁业立,乔方利,戴德君;海洋内波的控制方程组[J];海洋科学进展;2003年03期
10 张元奎;贺先明;;春季北黄海西部冷水团强度的年际差异及其预报[J];海洋湖沼通报;1981年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴伟伟;梁大鹏;于渤;;技术管理与技术能力的双螺旋耦合模式研究[J];中国科技论坛;2009年11期
2 王会军;;大气中CO_2含量增加对中国气候的影响的数值模拟研究[J];中国科学院研究生院学报;1992年04期
3 张洪涛,傅抱璞;用三维大气-土壤耦合模式进行山地小气候模拟[J];气象学报;1992年04期
4 高学杰,赵宗慈;北半球和中国气候的模拟及1996年汛期预测的试验及检验[J];应用气象学报;1997年S1期
5 李东辉,俞永强,刘海龙,谭言科,王学忠;FGCM-1.0耦合模式对热带印度洋偶极子的模拟[J];自然科学进展;2005年10期
6 刘芸芸;俞永强;何金海;张振国;;全球变暖背景下热带大气季节内振荡的变化特征及数值模拟[J];气象学报;2006年06期
7 智海;王盘兴;俞永强;丹利;徐永福;郑伟鹏;;一个海陆气耦合模式中大气-植被的年际变化及其相互作用[J];气候与环境研究;2009年05期
8 蒋国荣,李训强;简化的中纬度冬季环流耦合模式中的大尺度海气相互作用[J];气象科技;1994年01期
9 张玉虎;赵庆中;周小红;徐瑚珊;郭应祥;雷祥国;卢俊;朱少飞;苟全卜;金寒娟;刘忠;罗亦孝;孙相富;诸永泰;;双奇核~(170)Ta的转动带结构[J];高能物理与核物理;1997年02期
10 王继军;;黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程分析[J];应用生态学报;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 端义宏;李永平;于润玲;;登陆热带气旋的海-陆-气耦合模式:多层海洋模式及其验证[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“热带气旋和季风”分会论文集[C];2003年
2 关皓;王汉杰;邓文彬;周林;;南海中尺度大气-海流-海浪耦合模式的建立及应用[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
3 郭兰丽;张耀存;;IPCC AR4耦合模式对东亚地区200hPa西风急流模拟性能比较[A];中国气象学会2006年年会“气候系统模式发展与应用”分会场论文集[C];2006年
4 郭兰丽;张耀存;;IPCC AR4耦合模式对东亚地区200hPa西风急流模拟性能比较[A];中国气象学会2006年年会“气候变化及其机理和模拟”分会场论文集[C];2006年
5 蒋小平;;海洋热力状态对热带气旋强度的影响[A];全国中尺度气象学术研讨会摘要文集[C];2008年
6 蒋小平;刘春霞;钟中;;台风Chanchu(0601)过程中的海气相互作用[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年
7 刘芸芸;俞永强;何金海;;全球变暖背景下热带大气季节内振荡的变化特征及数值模拟[A];中国气象学会2006年年会“气候变化及其机理和模拟”分会场论文集[C];2006年
8 周林;关皓;;南海中尺度大气-海浪耦合模式的初步研究[A];中国气象学会2006年年会“中尺度天气动力学、数值模拟和预测”分会场论文集[C];2006年
9 闻新宇;王绍武;朱锦红;;对早中全新世厄尔尼诺减弱机制的模拟研究[A];中国气象学会2006年年会“首届研究生年会”分会场论文集[C];2006年
10 岳彩军;陆维松;;Zebiak-Cane海气耦合模式初始强迫风场的改进[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“气候系统与气候变化”分会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 李青滨;挑战海洋经典难题[N];中国海洋报;2004年
2 ;关注气候变化[N];中国气象报;2002年
3 向杰 通讯员 李青滨;国家海洋一所破解经典难题[N];科技日报;2004年
4 ;请您了解——动力气候模式预测业务系统[N];中国气象报;2005年
5 赵明霞;中国电影形势大好,该自喜吗[N];人民日报海外版;2010年
6 本报记者 王秋蓉;推动国际海洋科技合作促进海洋事业科学发展[N];中国海洋报;2008年
7 广东南粤物流股份有限公司 秦劲松;产业集群供应链与产业物流园区发展模式[N];上海金融报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张进峰;区域海—气—浪耦合模式改进及航海仿真应用试验研究[D];武汉理工大学;2009年
2 古红萍;湖气耦合模式的发展及其应用[D];中国气象科学研究院;2013年
3 邵权熙;当代中国林业生态经济社会耦合系统及耦合模式研究[D];北京林业大学;2008年
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5 邓健;中尺度海—气—浪耦合模式系统的研究及应用[D];武汉理工大学;2007年
6 赵子铭;特色园区与阜阳煤基产业经济发展研究[D];中国地质大学(北京);2013年
7 唐晓晖;热带海洋海温变率预报及可预报性研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
8 邓增安;Coriolis-Stokes力在海洋数值模拟中的影响研究[D];中国海洋大学;2009年
9 冯兴如;重点区台风风暴潮数值预报与灾害评估研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
10 陈月华;不同耦合模式下混沌系统的同步研究[D];北京邮电大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘芸芸;全球变暖对热带大气季节内振荡影响的数值模拟[D];南京信息工程大学;2006年
2 李雁领;热带太平洋和印度洋海面高度季节循环和年际变化的数值模拟[D];南京气象学院;2003年
3 李志强;一个耦合模式模拟的印度尼西亚贯穿流[D];南京气象学院;2004年
4 李佳;土壤水文特征对陆面过程影响的研究[D];中国气象科学研究院;2003年
5 赵昊辰;台风期间浪流相互作用对海浪影响的数值模拟[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2014年
6 王雪梅;隔沟灌溉温室番茄优化水氮耦合模式研究[D];西北农林科技大学;2013年
7 赵昌;波致混合在大洋环流模式中的作用方式[D];国家海洋局第一海洋研究所;2010年
8 陈之强;突发公共卫生事件扩散演化机理及协同应急管理机制研究[D];西南交通大学;2011年
9 颜世海;亚稳态组分电子转移动力学研究[D];曲阜师范大学;2003年
10 李颖;完全耦合的海气环流模式中ENSO和亚洲季风的相互作用[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2006年
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