基於POM的浪流耦閤模式的建立及其在大洋和近海的應用 [The Establishment Of The Wave-Circulation Coupled Model Based on POM And Its Applications In The Ocean And The Coastal Sea] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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夏長水 著

圖書標籤:

• 海洋模型
• 浪流耦閤
• POM
• 數值模擬
• 大洋環流
• 近海動力學
• 海洋物理
• 海洋數值預報
• 海洋環境
• 海洋科學

齣版社： 海洋齣版社

ISBN：9787502792589

版次：1

商品編碼：11795760

包裝：平裝

叢書名： 博士文庫

外文名稱：The Establishment Of The Wave-Circulation Coupled Model Based on POM And Its Applications In The Ocean And The C

內容簡介

　　《基於POM的浪流耦閤模式的建立及其在大洋和近海的應用》基於POM模式建立瞭浪流耦閤模式並將其應用到大洋和中國近海的數值模擬中。
　　《基於POM的浪流耦閤模式的建立及其在大洋和近海的應用》共分5章。第0章主要介紹與本論文研究內容相關的國內外發展現狀等基本情況以及本文的工作簡介。
　　第1章是本文工作的理論基礎，首先是海浪一海流耦閤作用的理論推導，然後建立瞭一個基於POM的準全球大洋環流模式並分析瞭模擬結果，最後在該模式的基礎上加入波浪對環流的三維波緻雷諾應力和波浪運動對環流場的混閤作用，建立瞭M。ASNtfM浪一流耦閤模式。第2章為MASNuM浪一流耦閤模式在大洋中的應用。該章首先分析瞭海浪模擬的結果並與實測進行瞭比較，然後分析瞭耦閤模式模擬得到的溫度結果，重點為浪緻混閤對上混閤層的影響。第3章為MASNuM浪一潮一流耦閤模式的建立及在黃海中的應用。由於在近海潮混閤比較重要，該章在MAs—NUM浪一流耦閤模式的基礎上在邊界引入潮流邊界，建立瞭MASNUM浪一潮一流耦閤模式，並利用該模式對黃海夏季的三維環流結構進行瞭研究。第4章給齣瞭全文的主要結論以及對後續工作的展望。《基於POM的浪流耦閤模式的建立及其在大洋和近海的應用》適閤物理海洋學專業研究人員和學生閱讀參考。

目錄

0 前言
0.1 簡介
0.2 常見混閤層模擬的方法及存在的問題
0.3 本書的主要工作

1 MASNUM浪一流一耦閤模式的建立
1.1 海浪一海流耦閤作用的理論推導
1.2 基於POM的準全球大洋環流模式的建立和模擬結果分析
1.3 MASNUM浪一流耦閤模式的建立

2 MASNUM浪一流耦閤模式在大洋中的應用
2.1 模式介紹
2.2 海浪模擬結果檢驗
2.3 浪緻混閤Bv在全球的分布特徵
2.4 浪緻混閤對夏季上溫度結構的影響分析
2.5 小節

3 MASNUM浪一潮一流耦閤模式的建立及在黃海中的應用
3.1 黃海夏季環流研究現狀
3.2 MASNUM浪一潮一流耦閤模式的建立
3.3 模擬的潮汐、溫度和鹽度的驗證
3.4 夏季水平環流的模擬結果
3.5 夏季垂直環流的模擬結果
3.6 環流形成機製分析
3.7 小節

4 結論和展望
4.1 本文主要結論
4.2 後續工作展望

精彩書摘

　　《基於POM的浪流耦閤模式的建立及其在大洋和近海的應用》：
　　3 MASNUM浪—潮—流耦閤模式的建立及在黃海中的應用
　　黃海冷水團作為中國近海的一個獨特的水文現象吸引瞭國內外眾多海洋學傢的關注。關於黃海冷水團的底層和垂嚮環流，至今仍存在不同的觀點。本文在MASNUM浪—流耦閤模式的基礎上，在邊界引入潮流邊界條件，建立瞭MASNUM浪—潮—流耦閤模式，並利用該模式對黃海夏季的三維環流結構進行瞭模擬研究。該模式較為準確地模擬瞭該海區潮汐、溫度和鹽度結構，所得的流場結果與實測資料較為吻閤。利用模擬的流場結果並結閤實測資料，本文提齣瞭一個完整的夏季黃海三維環流結構，並對環流的形成機製進行瞭分析。
　　3.1 黃海夏季環流研究現狀
　　黃海是一個半封閉的西北太平洋邊緣海。西側和北邊為中國大陸，東側為朝鮮半島，南麵與東海連通。黃海地形的特點是：中部為黃海槽，深度約為50～100m，地形較平坦，最大深度140 m，位於濟州島西北；海槽兩側坡度增大，地形變陡，其中以朝鮮南部西側坡陡最大；蘇北外海為水深小於20 m的淺水區。這種地形特徵對黃海的水文狀況有著重大影響。黃海平均水深為44 m，在黃海中部又以山東半島的最東端成山角與朝鮮半島的長山串間的連綫為界，將黃海分為兩部分，南部簡稱南黃海。
　　大量的觀測研究錶明，影響本區的水文狀況變化的外界因子是：①來自大氣的風應力和熱通量；②通過海區的南部開邊界傳人的外海潮波，潮汐、潮流是本海區海水運動的重要過程；③長江、黃河等大陸江河徑流嚮海區注入大量淡水。在冷半季黃海暖流從濟州島西南進入黃海，也給本區帶來重大影響。
　　……

好的，這是一份圖書簡介草稿，字數約1500字，主題圍繞海洋環流、波浪耦閤模型、數值模擬及其在不同尺度的海洋和近海應用，但不涉及您提供的特定書名中的研究內容： --- 書名：現代海洋動力學模擬：從區域環流到沿岸過程的集成建模框架 簡介： 本書深入探討瞭現代海洋動力學研究的前沿領域，重點聚焦於如何構建和應用能夠有效耦閤海洋環流與波浪動力過程的數值模型。在全球氣候變化和人類活動日益加劇的背景下，準確理解和預測海洋內部以及海洋與大氣、海洋與陸地之間的復雜相互作用至關重要。傳統的海洋環流模型在處理淺水區、近岸地帶以及受強風浪影響區域時，往往難以準確刻畫水體運動的精細結構和能量交換過程。因此，發展能夠實現對海洋中尺度、小尺度動力過程進行精確描述的集成建模框架，已成為當前海洋科學亟待解決的關鍵挑戰。 本書的理論基礎建立在對經典海洋動力學方程的深入剖析之上，並係統性地介紹瞭如何將動量、熱量、鹽度輸運方程與水動力邊界層、地轉平衡以及湍流閉閤方案相結閤。不同於側重於大尺度、長時間尺度的氣候模擬，本書的核心目標是構建一個能有效捕捉波浪驅動的非綫性效應、淺水區地形影響以及復雜海岸綫邊界條件下的水動力過程的模型。 核心內容闡述： 第一部分：海洋動力學基礎與數值方法重構 本部分首先迴顧瞭海洋環流模型（如基於動量方程的原始方程模型）的基本框架，強調瞭在不同尺度下，地轉平衡、科裏奧利力、壓強梯度力和粘性力之間的相互作用。隨後，我們詳細闡述瞭數值方法的選擇與優化，特彆是針對非綫性項和邊界條件的離散化技術。在構建耦閤模型時，如何保證動量在不同物理過程（如平均流與波動）之間的平滑、守恒的傳遞是一個關鍵技術難點。書中探討瞭有限差分、有限體積以及有限元方法在海洋模型中的應用，並特彆關注瞭適應復雜地形和非均勻網格劃分的先進技術。 第二部分：波浪動力學與海洋環流的耦閤機製 海洋錶麵的波浪不僅僅是大氣風場作用下的被動響應，它們通過波浪的動量、能量輸運以及非綫性相互作用，對下層環流産生顯著的反饋效應。本書的重點在於係統梳理和實現這些耦閤機製。我們詳細介紹瞭如何將經典的綫性或非綫性波浪模型（如能量譜模型或Boussinesq型模型）嵌入到三維海洋環流框架中。 耦閤的核心在於波浪産生的輻射應力（Radiation Stress）。書中不僅提供瞭輻射應力的理論推導，更重要的是，詳細演示瞭如何在模型中有效地計算和引入這些應力項，以驅動沿岸上升流/下沉流、局地環流增強或減弱等現象。此外，本書還探討瞭波浪破碎、波浪與底層摩擦的相互作用，以及波浪對水體垂直混閤過程的增強作用，這些都是傳統環流模型通常忽略的關鍵物理過程。 第三部分：區域海洋動力學模擬與模型驗證 在構建瞭理論和數值框架後，本書將重點轉嚮實際應用中的區域海洋模擬。我們選擇瞭幾種具有代錶性的海域（例如，具有復雜海峽和強潮汐效應的區域，或受季節性風暴影響顯著的邊緣海），詳細介紹瞭如何根據特定區域的物理特性（如水深、鹽度、溫度結構）來設置模型初始條件、邊界條件以及參數化方案。 模型的驗證是確保其可靠性的基石。本部分提供瞭詳盡的觀測數據同化與模型評估技術。這包括利用衛星遙感數據（如海麵高度、海錶溫度）、錨定式觀測數據（如ADCP流速、溫鹽深儀數據）對模擬的平均流場、渦鏇結構以及瞬時波浪場進行比對分析。通過量化分析模擬結果與觀測數據之間的誤差和相關性，我們展示瞭如何係統性地優化模型參數，提升模型的預測精度。 第四部分：耦閤模型在近岸與沿岸過程中的應用 近岸海域是海洋環流、波浪、沉積物輸運以及生態係統高度交互的區域。本書的最後部分，聚焦於展示該集成耦閤模型在解決具體沿岸工程和環境問題中的能力。 應用案例涵蓋瞭： 1. 沿岸水文與物質輸運： 如何利用耦閤模型更準確地模擬汙染物在近岸海域的擴散路徑、停留時間以及風浪對混閤層深度的影響。 2. 海岸侵蝕與泥沙運動： 耦閤模型能夠提供更精確的近岸波浪條件和底界麵的剪切應力，這對於理解和預測海岸侵蝕、沙壩形成以及海底地形變化至關重要。 3. 近海工程結構物影響評估： 在設計海上平颱、風機基礎或防波堤時，精確評估結構物對局部水流和波浪場的擾動效應，耦閤模型提供瞭比單一模型更可靠的輸入。 通過對這些復雜動力過程的深入剖析和集成模擬，本書為海洋學傢、水文工程師以及環境科學傢提供瞭一個強大且前沿的工具箱，以應對當前海洋科學麵臨的挑戰，並推動對海洋動力係統更全麵、更精細化的理解。本書內容注重理論與實踐的結閤，適閤高年級本科生、研究生及專業研究人員參考。 ---

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常獨特，它采用瞭一種層層遞進、由宏觀到微觀的結構組織。開篇部分對曆史模型的局限性進行瞭深刻反思，為提齣新的耦閤框架奠定瞭強烈的動機。這種“問題驅動”的寫作方式，讓我作為讀者始終保持著一種探索的興趣，而不是被動地接受既定公式。隨後，作者巧妙地將復雜的數學錶達轉化為一係列清晰的物理圖像，例如，他們是如何用圖形化方式展示波浪能量對垂直混閤層深度的瞬時影響，這比純粹的公式推導更容易被直覺所接受。接著，他們展示瞭在大洋尺度上，這種耦閤如何影響深層水團的輸運，以及在近海，如何精確捕捉到破碎帶附近復雜的動量交換。可以說，全書的行文節奏把握得恰到好處，既有理論的深度，又不失閱讀的流暢性，讓人願意一氣嗬成地讀下去，去追隨作者的思路，領略海洋係統內在的協同運作之美。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到耳目一新的是它對“不確定性”的坦誠態度。許多模型著作往往隻展示成功的案例和完美的擬閤結果，但本書在多個關鍵的交叉點上，勇敢地探討瞭當前耦閤框架的固有局限性以及未來可能齣現的偏差源。比如，在討論淺水區中，波浪對底部摩擦力的修正效應如何影響近底部流速廓綫時，作者清晰地指齣瞭不同經驗公式之間的差異，並據此提齣瞭一個“審慎的”參數選擇區間，而不是給齣一個絕對的“最優解”。這種對科學邊界的誠實描繪，極大地增強瞭該研究成果的可信度。它告訴讀者：我們建立瞭一個更接近真實的工具，但海洋本身仍然充滿瞭未解之謎，這本書提供的是一把更好的探針，而非萬能的鑰匙。這種謙遜和批判性的視角，是高級學術著作難能可貴的品質。

評分☆☆☆☆☆

這本理論深度令人嘆服的書籍，無疑為海洋動力學研究領域注入瞭一股強勁的新動力。閱讀過程中，我深刻體會到作者在構建模型框架時所展現齣的那種近乎偏執的嚴謹性。它不僅僅是對現有數值方法的簡單疊加，更像是一次對物理本質的深刻重構。我特彆欣賞它在理論推導部分的邏輯流暢性，特彆是對於如何將波浪過程的能量、動量傳輸有效地融入到環流模式的框架中，每一個數學步驟都經過瞭精心的打磨和校驗。對於那些緻力於開發下一代海洋模擬工具的科研人員來說，這本書提供瞭一個清晰、可操作的藍圖。它沒有迴避復雜性，而是迎難而上，將原本分散的兩個關鍵物理過程——風浪驅動和中尺度環流——用一種高度耦閤的方式統一起來，這在實際操作中能極大地提升模擬結果的真實性和預報能力。坦白說，初次接觸這麼高強度的理論著作需要一定的適應期，但一旦跨過最初的門檻，那種豁然開朗的感覺是無與倫比的，它真正展示瞭跨尺度、跨過程耦閤模擬的巨大潛力。

評分☆☆☆☆☆

如果從計算科學的角度來評價，這本書的貢獻在於提供瞭一個高效且可擴展的數值實現範例。搭建這樣一個耦閤模型，其核心挑戰之一便是計算效率和內存管理。書中詳盡介紹瞭作者在時間步長選擇、網格劃分策略，以及如何在現代高性能計算（HPC）架構上並行化處理波浪和環流兩套計算模塊時所采取的創新措施。我注意到他們對時間步長匹配策略的處理非常精妙，既保證瞭高頻波浪過程的精度，又避免瞭不必要地將高頻信息傳遞給低頻的環流求解器，從而大大降低瞭計算成本。對於那些負責維護和運行區域海洋模型係統的機構來說，這種對計算性能的深度優化遠比單純的理論創新更具現實意義。它證明瞭先進的物理概念是可以在有限的計算資源內高效運行的，為未來更大區域、更高分辨率的長期模擬開啓瞭大門。

評分☆☆☆☆☆

我手中的這本著作，給我的第一印象是其極強的工程實踐指導意義。雖然理論基礎紮實得如同磐石，但它的落腳點始終緊密圍繞著“應用”二字。書中有大量的篇幅詳細論述瞭不同參數化方案在不同水域尺度下（從廣闊大洋到受陸地影響的近岸海域）的敏感性分析。這種細緻入微的對比，使得讀者能夠非常直觀地理解，為什麼在特定區域，某些物理項必須被賦予更高的權重。我尤其喜歡其中關於數據同化與模型校正的章節，它清晰地勾勒齣如何將實測數據，比如衛星高度計數據或者ADCP觀測，有效地反饋進這個復雜的耦閤係統，從而持續優化模型輸齣。對於海洋工程項目的設計者而言，這本書絕不僅僅是學術參考，它更像是一本高級的技術手冊，指導我們在實際的海岸侵蝕評估、離岸結構物選址等工程決策中，如何避免傳統單嚮模型帶來的係統性誤差。這種理論與實踐的無縫銜接，是其最寶貴的價值所在。