气候变化情景下的渤海风暴潮数值模拟

来源 :天津科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:healtw
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着人类工业生产规模的不断扩大,自工业革命以来人类活动所对海洋和大气系统所产生的影响程度也不断加深,造成了全球平均气温的加速上升,并进一步引起了包括极端天气和海平面上升等现象在内的诸多问题。风暴潮灾害是中纬度沿海地区多发的海洋灾害,造成了我国沿海地区所有海洋灾害中最大占比的经济损失,因此,研究海平面上升对潮汐和风暴潮的影响,为海岸防灾工程的设计提供科学依据,具有重要的科学价值和应用价值。本文采用数值模拟方法,研究渤海海域风暴潮和潮汐在未来海平面上升情景下的发生过程和数值特征。本文采用有限体积海洋模型(FVCOM模型)模拟了渤海海域潮汐过程以及“0310”寒潮风暴潮过程,并与实测资料进行了对比,验证模型准确性。模拟结果与实测数据的数值与图像对比基本吻合,模拟结果较好,显示模型精度符合要求。结合政府间气候变化专业委员会(IPCC)第五次报告对未来全球平均气温和海平面的预测,中国国家海洋局(SOA)发布的中国沿海多年《中国海平面公报》以及国内外相关研究,建立了基于三种RCP气候变化路径下的情景,以模拟在不同情况下未来海平面变化对风暴潮可能发生的不同影响,并经由对比得出其变化特征。不同海平面上升情景下的“0310”风暴潮模拟结果显示,随着海平面上升数值的增加,海域内几个增水站位的风暴潮水位相对于各自平均海平面的变化幅度均有减小的趋势,且各站位间变化幅度差异较为明显,到2100年时,各增水站位总水位相对于平均海平面的变化值的减小幅度最大可达到塘沽站5.48%,黄骅站5.92%,曹妃甸站19.61%,小清河口13.27%;发生减水的辽河口位置最低水位进一步下降,在各情景中2100年时下降幅度均在20%左右。各增水站位的风暴潮增水随海平面上升数值增大而减小,到2100年时最大减小幅度可达到10%左右;减水站位的风暴潮减水随海平面上升数值的增大而增大。不同海平面上升情景下的“9711”风暴潮模拟结果显示,随着海平面上升数值的增加,风暴潮在各站位造成的风增减水数值发生减小,其中在黄骅站的减小幅度达到26.78%,在辽河口的减小幅度达到40.85%。对不同海平面上升情景下的潮汐过程进行调和分析发现,海平面上升改变了潮波的运动,潮汐振幅增大导致潮差增大,迟角旋转导致潮汐相位提前。海平面的上升使渤海水深相对增加,导致渤海近岸风暴潮增水有减少的趋势。对“0310”寒潮风暴潮的风场敏感性试验表明,在相同的海平面上升数值影响下,当风场强度增大到1.1倍、1.2倍、1.3倍时,风暴潮增水可分别增大约25%、55%、80%。风场强度变化对风暴潮增水的影响相比海平面变化造成的影响相对更显著,但在发生减水现象的部分海域,风场强度变化对风暴潮增水的影响程度弱于海平面变化的影响。
其他文献
氮、磷、硅等营养盐是海洋中重要的生源要素,是海洋浮游植物生命活动的物质基础。营养盐浓度和结构特征对海洋生态系统的物质循环和能量流动都有着重要影响。本文利用物理-生物地球化学耦合模型,模拟了黄海溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)、硅酸盐(DSi)等营养盐浓度及其结构的季节变化特征,并量化分析了浮游植物光合作用、呼吸作用、水体内部碎屑的再矿化、生物硅的溶解、河流输入、大气沉降、沉积物-水界面释
学位
近年来,我国水产品加工行业稳步增长,总产量居世界首位。但是随着水产加工业的快速发展,加工过程中产生的加工副产物也面临着待进一步处理和高值化利用的局面。水产加工业发展之初,产生的大量加工副产物利用率较低,除制成鱼粉、饲料等途径外就是批量作废处理,造成环境污染与资源浪费。水产加工副产物利用不足成为制约我国水产品加工业健康发展的主要瓶颈。为此,本研究以红鳍笛鲷加工副产物为研究对象,通过生物酶解技术制备红
学位
南美白对虾在捕捞售卖的过程中极易受到微生物侵染导致腐败变质。植物源天然成分因其危害性小或无害被广泛用作保鲜剂。柚皮是一种资源废弃物,含有多种具有抗菌、抗氧化功能的活性物质,具有保鲜水产品的潜力。蒸汽爆破技术是一种环保高效且低能耗的新兴原料预处理方式,可以帮助植物释放其活性物质。本文研究了蒸汽爆破处理后的柚皮对南美白对虾的保鲜效果,以期为开发新的植物源保鲜成分提供有益信息并实现柚皮的资源化利用,降低
学位
南大洋是海洋重要的组成部分,是全球淡水输运及热输运的主要参与者。阿蒙森海位于南大洋太平洋扇形区,在该海域部分暖水可以上涌入侵陆架,导致冰架底部融化,影响南极冰盖稳定性,此外,底层水是经向翻转流中主要的冷水来源,在全球热量再分配中起到重要作用。因此,该海域水团的性质变化值得进一步探究,本文基于全球海洋资料同化再分析数据(Global Ocean 1/12°Physical Reanalysis,GL
学位
二甲基硫(Dimethyl sulfide,DMS)是海洋中重要的生源活性气体,其海气交换过程对全球气候和环境变化有重要影响,对全球硫循环也有非常重要的贡献。本文使用已发表的2005—2017年的文献数据,结合ERA-interim(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Re-Analysis)风速数据,估算黄、东海D
学位
南极海冰在全球气候中扮演着重要角色,作为世界最大的冷源之一是研究海冰变化的热点地区。基于1993-2017年GLORYS12V1再分析资料,分析了南极海冰分布特征,计算了海冰面积年际变化,并给出了海冰面积变化周期。选取了五个具有明显空间差异以及环境差异的趋势显著区,从热力学与动力学两方面讨论了五个区域不同季节的海冰面积年际变化影响因素,进一步分析了不同海域影响因素的差异,得到的结论如下:在空间分布
学位
二甲基硫(DMS)是一种重要的生源活性硫化物,大气中DMS的氧化产物能影响全球气候的变化,研究黄海DMS浓度的年际变化对了解全球气候变化以及海洋生态环境具有重要意义。本文基于实测数据建立了东中国海表层DMS浓度的广义可加混合模型(GAMM),使用1998~2019年遥感海表面温度(SST)与叶绿素浓度(Chl-a)后报了共22年黄海表层DMS浓度。本文首先分析了DMS浓度的年际变化特征,通过计算累
学位
为了更好地了解渤海浮游植物群落结构的季节性变化,我们依托国家自然科学基金委分别于2019年4月12日至24日,2020年6月8日至18日以及2019年10月12日至22日搭载蓝海101科考船对渤黄海浮游植物群落结构进行探究。运用Uterm(?)hl方法对渤黄海区域浮游植物的群落结构进行分析,结果表明,在三个季节中,硅藻在浮游植物总的细胞丰度中占比很大。结果显示,(1)2019年春季,3门52属14
学位
浮游植物群落结构的时空变化对生物地球化学循环、全球气候及渔业资源具有重要的影响。本文采用2006~2017年ROMS-CoSiNE高分辨率数值模拟结果,通过分析渤海浮游植物生物量和群落结构的时空变化,结合环境因素的时空差异,应用方差分析统计方法讨论了在不同季节和不同区域渤海浮游植物群落结构差异的主要影响因素。主要工作如下:(1)分析了2017年渤海浮游植物生物量、群落结构和影响因素的时空变化,采用
学位
随着固体矿产资源开发日益枯竭,液态矿产(盐湖资源等)资源开发利用受到了国内外的关注。柴达木盆地盐湖富有碱金属硼酸盐等资源,相平衡研究可为盐湖液态资源的开发提供理论依据。因此,本论文采用等温溶解平衡法开展了五元体系(Li+, Na+//Cl-, BO2-, B4O72--H2O)及其子体系在298.15 K时相平衡研究,并根据Pitzer电解质溶液理论,构建了上述体系的Pitzer化学模型。取得了以
学位