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赤潮生态数学模型的研究及其在渤海的应用

叶琳  
【摘要】: 赤潮的危害已引起人们广泛重视,它不仅威胁着海洋生物的生存,危害海洋生态环境,而且还会给人类健康和生命安全带来威胁。通过对赤潮的形成因素和分类等的研究,探讨赤潮的发生规律,特别是通过对赤潮的数值模拟,及时准确的对其做出预报,对于掌握赤潮的发生、发展规律,减少灾害有着重要意义。 本文从N-S方程出发,系统的推导了不可压缩流体积深二维浅水环流方程,并把它作为建立二维水动力数学模型的基本控制方程;推导了平面二维扩散方程。用ADI的方法对不可压缩流体积深二维浅水环流方程离散和求解,建立水动力数学模型。用迎风格式对平面二维扩散方程离散。通过水动力学和赤潮生物动力学相结合的方法,建立了一个赤潮生态数学模型。 本文首先将二维水动力数学模型应用于渤海及黄海北部海区,模拟了该范围内的潮流场并获得计算渤海潮流场时所需的水边界条件。然后将二维赤潮生态数学模型应用于渤海,针对渤海海域2004年6月11-16日发生的棕囊藻赤潮进行了数值计算。 从天津市气象科学研究所搜集了EOS/MODIS卫星拍摄的2004年6月份的渤海海区卫星遥感图像,并对图像进行了处理,提取出海水中的赤潮信息,并计算出赤潮面积,使其与模型计算出的赤潮面积进行对比验证。 通过赤潮生态数学模型的模拟计算,得到了赤潮藻类密度与营养物质浓度,模拟了赤潮的生消过程。模型的建立不仅有利于赤潮发生机理的研究,而且为渤海地区的赤潮预报提供了科学依据。


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