渤海具有丰富的生物、海港和旅游等资源,拥有巨大的发展潜力和良好的发展前景。渤海海冰属于典型的“一年冰”。渤海曾经爆发过多次严重的冰灾,仅在2009~2010年冬季发生的海冰灾害造成的直接经济损失就有18.63亿元。深入研究海冰生消变化规律,建立能够高效预报海冰的数值模型,利用模型模拟渤海海冰的冻融情况,对减少冰灾带来的损失具有深刻意义。首先,建立海冰数值模拟的水动力模型。将Reynolds方程各项沿水深平均,推导二维浅水方程。以三角形非结构化网格方式为基础,利用有限体积法离散二维浅水方程,建立计算模型。利用基于HLL的近似黎曼解求解数值通量,为了保证方程格式的稳定性,利用矩阵向量散度和全隐的方式处理源项。给定初始以及固边界条件,并将采用调和分析模式所计算的潮位作为模型的开边界条件。利用方形溃坝问题验证模型的准确性和稳定性,并应用模型模拟渤海潮流场,将模拟计算值与实际观测值进行对比,验证模型在计算实际工程问题的精度和模拟能力。其次,在水动力模型的基础上,充分考虑影响海冰生消的热力学因素(如太阳辐射、感热通量、潜热通量、风速以及相对湿度等),建立渤海海冰数值模型。利用模型分别计算渤海在轻冰年、重冰年和常冰年的结冰情况,将计算结果与实测数据进行对比。结果表明轻冰年和常冰年的冰情与实际观测资料吻合较好,验证了模型的实用性和准确性。由于气象数据的不足,未能充分研究极端天气状况较多的重冰年的结冰情况,但其计算结果也具有一定的指导意义。最后,利用模型对影响海冰生消规律的热力学因素进行敏感性分析。结果表明,温度、风速以及感热通量系数对海冰生消的影响较大,对冬季海冰的生消规律起到决定性作用。