《海洋数值模拟》PPT课件

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1、海 洋 数 值 模 拟Numerical Simulation of Oceanic Dynamics 注 意 ！n Coastal Zone:n 陆 上 高 潮 线 上 10km， 15m等 深 线 （ 海 洋 管 理 ）n Coastal Ocean: n 陆 架 +河 口 +海 湾n Marginal Sea: n 大 洋 边 缘 ， 不 一 定 浅 There is a basic difference between the terms oceanography and oceanology. n Oceanography is the recording and descripti

2、on of the physical, chemical and biological characteristics of the ocean. This term inadequately describes modern scientific ocean investigations.n Oceanology is the scientific study of the sea by applying traditional sciences, such as physics, chemistry, mathematics, etc., to all aspects of the oce

3、an. n Physical Oceanography is the study of the physical processes in the ocean and the interaction of the ocean with the atmosphere. n Physical oceanographers study currents, tides, waves, and convection in the deep ocean, along coasts, and in the surf zone. They also study the heat budget of the o

4、cean including solar heating, evaporation, radiation into and out of the sea, and the transport of heat and salt by currents. n The goal of their work is to understand and predict the processes including such important processes as El Nio, tsunamis, tides, the role of the ocean in climate and the ic

5、e ages, and the influence of the oceans on local climate.n In doing their work they often construct elaborate numerical models of the circulation, and they develop instruments used on ships and satellites. nAs we study the ocean, we use to describe ocean dynamics. Neither is sufficient by itself. Th

6、e ultimate goal is to know the ocean well enough to predict the future. Mechanistic models are simplified models used for studying processes. Because the models are simplified, the output is easier to interpret than output from more complex models. Many different types of simplified models have been

7、 developed, including models for describing planetary waves, the interaction of the flow with sea-floor features, or the response of the upper ocean to the wind. These are perhaps the most useful of all models because they provide insight into the physical mechanisms influencing the ocean. are used

8、for calculating realistic circulation of oceanic regions. The models are often very complex because all important processes are included, and output is difficult to interpret. Limitation -1n Discrete equations are not the same as continuous equations. Numerical models use algebraic approximations to

9、 the differential equations. We assume that the ocean basins are filled with a grid of points, and time moves forward in tiny steps. The value of the current, pressure, temperature, and salinity are calculated from their values at nearby points and previous times.n Calculations of turbulence are dif

10、ficult. The ocean is turbulent, and any oceanic model capable of resolving the turbulence needs grid points spaced millimeters apart, with time steps of milliseconds. n2.1 连 续 介 质 假 设 n2.2 描 写 流 体 运 动 的 两 种 方 法n2.3 海 水 运 动 控 制 方 程 组n2.4 物 质 输 运 方 程 连 续 介 质 假 设 流 体 的 微 观 结 构 特 点 ： 不 均 匀 、 离散 、 随 机 ；

11、流 体 的 宏 观 结 构 特 点 ： 均 匀 、 连 续 、确 定 ； 描 述 流 体 运 动 的 两 种 方 法 流 体 质 点 在 空 间 中 运 动 ， 很 自 然 的一 种 方 法 就 是 着 眼 于 流 体 质 点 ， 只 要能 设 法 描 述 每 个 流 体 质 点 自 始 至 终 的运 动 过 程 ， 确 定 各 个 流 体 质 点 的 位 置随 时 间 变 化 的 规 律 ， 那 么 整 个 流 体 的运 动 状 态 就 可 以 知 道 了 ， 这 就 是 拉 格朗 日 方 法 的 思 想 。 欧 拉 方 法 的 着 眼 点 不 是 流 体 质 点 ， 而是 空 间 点 如

12、果 ， 每 一 点 的 流 体 运动 都 已 知 道 ， 则 整 个 流 体 的 运 动 状况 也 就 清 楚 了 怎 样 理 解 迹 线 与 流 线 的 区 别 ？n 迹 线 是 流 体 质 点 在 空 间 的 运 动 轨 迹 。 某 一 流 体 质点 在 不 同 时 刻 处 于 ， 就 得 到 该流 体 质 点 的 迹 线 。 某 一 流 体 质 点 迹 线 上 的 各 个 点是 同 一 个 质 点 在 不 同 时 刻 所 在 的 空 间 位 置 。n 在 某 一 瞬 时 ， 在 某 一 曲 线 上 任 一 点 的 切 线 方 向 与流 体 质 点 在 该 点 的 速 度 方 向 一 致

13、， 则 称 该 曲 线 为流 线 。 某 一 瞬 时 一 条 流 线 上 各个 点 处 是 不 同 的 流 体 质 点 。 n 一 般 来 说 ， 对 于 非 恒 定 流 动 ， 不 同 瞬 时 ， 流 线 的形 状 是 不 同 的 ； 对 于 恒 定 流 动 ， 流 线 的 形 状 则 保持 不 变 ， 且 流 体 质 点 沿 流 线 运 动 。 即 ： 在 恒 定 流动 中 ， 流 线 与 迹 线 重 合 。 运 动 方 程 F=man 重 力 （ 地 心 引 力 +惯 性 离 心 力 ） ；n 科 氏 力 ；n 压 强 梯 度 力 ；n 天 体 引 潮 力 ； n 摩 擦 力 ； 12

14、Tddt V G r V p F V提 问 ： 初 级 力 ； 次 级 力 几 何 知 识两 边 之 差 小 于 第 三 边问 题重 力 加 速 度 随 纬 度 的 变 化 科 氏 力n地 球 自 转 角 速 度 ：=2 Pi/T；n太 阳 日 ： 地 球 自 转 360 59，周 期 为 24小 时 ；n太 阴 日 ： 地 球 自 转 373 38，周 期 为 24小 时 50分 ； n恒 星 日 ： 地 球 自 转 360 ， 周期 为 23小 时 56分 n 地 表 之 切 线 速 度 随 纬 度 而 递 减 ， 故 物 体 向北 运 动 时 其 原 有 的 切 线 速 度 比 新 到

15、地 点 的大 ， 因 此 运 动 时 将 向 东 偏 。 反 之 则 向 西 偏 。物 体 向 东 运 动 时 ， 其 切 线 速 度 亦 大 于 当 地所 有 值 ， 其 平 衡 位 置 应 在 南 方 ， 故 物 体 将向 南 偏 。 反 之 则 往 北 偏 。n 合 力 矩 为 零 的 情 况 下 ， 角 动 量 守 恒 成 因 ： 气 压 ； 水 位 起 伏 ； 密 度 ：海 水 的 压 力 水 位 起 伏 与 密 度 垂 向 梯 度 引 起 的 压 力 Tidal Force Origin of the Tides from gravitational attraction and

16、centrifugal effect Gravitational attraction pulls the ocean towards the Moon and Sun, creating two gravitational tidal bulges in the ocean (high tides).Centrifugal effect is the push outward from the center of rotation.Latitude of the tidal bulges is determined by the declination, the angle between

17、Earths axis and the lunar and solar orbital planeGravity n m=2， 即 为 扩 散 方 程 ,当 两 项 都 存 在 既 是 对流 扩 散 方 程 ;n 当 m=1和 m=3同 时 存 在 即 为 KDV方 程 ， 而 当m=1 3， 即 为 KDV-Burgers方 程 ，n 当 m=0， 即 函 数 本 身 ， 这 相 当 于 近 海 运 动 方 程中 的 底 应 力 项 。 mm mP Pat x 分 析 结 果m为 奇 数 ： 0i 1 12( 1)m mr mC a kk 分 析 结 果m为 偶 数 ： 0r 12( 1)m

18、 mi ma k 修 正 方 程 及 伪 物 理 效 应n 任 何 一 个 差 分 方 程 都 可 以 通 过 Taylor级 数 回 归 为 差 分 方 程 ， 如 只 保 留 时 、空 步 长 的 最 低 阶 项 ， 就 得 到 了 这 个 差分 方 程 的 修 正 方 程 ， 它 已 经 是 一 个 微分 方 程 ， 一 般 地 说 ， 它 与 原 微 分 方 程只 相 差 余 项 的 最 低 阶 项 1 1 1( ) ( )2n n n nj j j jP P P Put x 2 21 22 21 1 1 1( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2n n n n n nj j j

19、j j jP P P PP P t t tt t t t t t 3 33 2 1 1 3 31 1 2 1( ) 2( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 3! 6n n n n n nj j j j j jP P P PP P x x xx x x x x x FTCS 2 3 2 j2 31 u( u ) ( ) ( )( ) 2 6n njP P P Pt xt x t x 2 2 3 22 3( ) ( ( ) )2 6n nj jp p u p uu t xt t x x u 原 始 方 程 是 无 频 散 也 无 耗 散 的 单 向 波 方 程 ， 而其 修 正 方

20、 程 中 出 现 了 空 间 三 阶 导 数 项 ， 因 而 出现 了 频 散 ;u 修 正 方 程 中 的 二 次 空 间 导 数 项 的 系 数 为 负 值 ，这 证 明 了 该 差 分 方 程 具 有 负 耗 散 ， 波 幅 将 随 时间 无 限 增 长 ， 这 是 违 反 物 理 意 义 的 n 对 流 方 程 是 一 种 既 无 耗 散 也 无 频 散 的 方 程 ， 但 由于 差 分 离 散 后 而 出 现 的 耗 散 与 频 散 效 应 ， 显 然 是一 种 伪 效 应 。n 只 要 差 分 方 程 与 原 始 微 分 方 程 是 相 容 的 ， 在 有 限的 时 空 区 间 内

21、 进 行 数 值 积 分 ， 其 数 值 解 与 原 始 物理 解 不 会 造 成 本 质 差 异n 惟 出 现 二 次 空 间 导 数 所 表 达 的 负 耗 散 （ 系 数 小 于零 ） 时 格 式 是 无 效 格 式 ， 它 将 严 重 歪 曲 了 原 物 理解 。 一 般 地 说 ,隐 式 方 程 之 所 以 比 显 示 方 程 稳 定性 好 ， 是 由 于 隐 式 形 成 正 耗 散 ， 而 显 式 形 成 负 耗散 。 从 这 一 方 面 看 ， 显 然 采 用 某 种 隐 显 平 均 格 式比 较 好 ， 例 如 Crank-Nicolson格 式 。 n 我 们 曾 以 傅 氏

22、 分 析 法 获 得 了 一 些 微 分 方 程（ 组 ） 的 频 率 方 程 ， 并 由 此 方 程 分 析 了 原始 微 分 方 程 的 频 散 ， 耗 散 关 系 。 对 于 差 分方 程 也 可 以 获 得 相 应 的 频 散 方 程 ， 从 而 分析 差 分 离 散 后 的 频 散 耗 散 关 系 。n 两 种 方 法 ： 利 用 差 分 方 程 的 修 正 方 程 ； 离散 傅 氏 分 析 获 频 率 方 程 ； 近 海 水 动 力 模 型 控 制方 程 及 定 解 条 件 Outlinen差 分 网 格 类 型n二 维 动 力 学 方 程 组n初 始 条 件n开 边 界 条 件

23、差 分 网 格 类 型 二 维 动 力 学 方 程 组n 二 维 近 海 水 动 力 模 型二 维 ： 水 平 二 维 ； 区 别 于 垂 向 二 维深 度 积 分 模 型 ； 一 层 模 型n 二 维 模 型 过 时 吗 ？n 正 压 ： 密 度 为 常 数 0 210 10aD 30 10 3 10 10 10aD 2 2/ / a ax bx LpU U H UV H HfV gH Ut x y x x 0U Vt x y 21 a ax bx Lpu u uu v fv g ut x y x x H 0Hu Hvt x y 控 制 方 程 ncos cos 0cos cos 0nU V

24、 Qu v v * n b b b n( , , )Q =Q (x ,y ,t) or b b bx y t bv =Q /H 闭 边 界 ： 海 岸 边 界 条 件 。为 使 问 题 简 化 ， 这 里 取 作 固 定 不 动 的 岸 界开 边 界 ： 与 其 它 水 域 沟 通 的 水 界 边 界 条 件 底 摩 擦 ： rV b Q 或 V Vb cC 12 2 22L u u v vC x y x x y y 侧 摩 擦 (Smagorinsky公 式 ） ： n 正 压 近 海 二 维 模 型 中 ， 采 用 零 初 始 场ru fv g ut x hv rfu g vt y hhu

25、 hvt x y 0 nv 0 岸 边 界 ：开 边 界 ： n 开 边 界 ： 与 其 它 水 域 沟 通 的 水 界物 质 和 能 量 的 交 换n 五 点 要 求 ：n 海 水 和 波 可 以 自 由 通 过n 微 分 问 题 是 适 定 的n 与 内 域 方 程 匹 配n 数 值 计 算 可 以 稳 定 n 具 有 相 当 精 度 确 定 边 界 条 件 （ 第 一 边 界 ）n 待 求 函 数 本 身n 齐 次 边 界 条 件 （ 零 边 值 ）e.g., 近 海 环 境 问 题无 奈 的 近 似 ； 假 设 *n b b b n( , , )Q =Q (x ,y ,t) or (

26、, , )b b bb bx y tx y t b*b v =Q /HP = P n 嵌 套 模 式 n 20世 纪 70年 代 由 Blumberg 与 Mellor发 展起 来 ， 并 在 许 多 学 者 的 共 同 努 力 下 不 断 完善 。 可 被 应 用 于 河 口 、 沿 岸 区 域 和 开 阔 大洋 。http:/www.aos.princeton.edu/WWWPUBLIC/htdocs.pom/ n 模 式 内 嵌 一 个 二 阶 动 量 矩 湍 封 闭 模 型 ， 能够 提 供 垂 向 混 合 系 数 ；n 垂 直 方 向 采 用 sigma坐 标 ， 可 以 使 浅 水

27、 区获 得 与 深 水 区 同 样 的 相 对 分 辨 率 ；n 水 平 方 向 采 用 曲 线 正 交 坐 标 和 C差 分 网 格 ； 特 点 Continuedn 水 平 方 向 的 时 间 差 分 采 用 显 格 式 ， 而 垂 向采 用 隐 格 式 ， 后 者 可 以 削 减 时 间 步 长 的 限制 ；n 有 自 由 起 伏 的 表 面 ， 并 将 表 面 重 力 长 波（ 外 模 ） 与 内 重 力 波 （ 内 模 ） 劈 开 ， 使 积分 时 间 步 长 超 出 CFL条 件 的 几 倍 ；n 完 整 的 热 力 学 过 程 。 * *;x x y yzH 请 注 意 ： ,

28、, ,x y z t z = 0 z = H(x ,y) WU D x x V D y y D t t 学 习 海 洋 模 型 的 一 般 步 骤n 两 种 思 路 ：n 理 论 学 习 指 导 应 用 ； 在 应 用 中 学 习 ；n 说 明 书 ：n 适 用 范 围 ； 特 点 ； 组 成 ； 流 程n 代 码 ：n 变 量 名 ； 数 据 结 构 ； 对 照 流 程 看 数 据 流n 前 处 理 与 后 处 理 ： n 输 入 与 输 出n 敏 感 参 数 n6.1 水 交 换 模 型n6.2 环 境 容 量 模 型n6.3 悬 沙 与 溢 油 模 型 关 注 的 问 题n为 何 研 究

29、 这 些 环 境 问 题 ？n研 究 方 法 有 哪 些 ？ 适 用 性 ？n建 模 思 想 与 关 键 过 程 ？n那 些 问 题 已 能 成 功 解 决 ？ 哪 些问 题 尚 未 能 解 决 ？ 水 交 换 模 型 Outlinen环 境 问 题n水 交 换 周 期n模 型 种 类n研 究 实 例 环 境 问 题n 污 染 物 通 过 对 流 输 运 和 稀 释 扩 散 等 物理 过 程 与 周 围 水 体 分 担 、 与 外 海 水 交换 ， 浓 度 降 低 ， 水 质 得 到 改 善 。n例 如 ， Brest bay; n 交 换 不 畅 的 水 体 ， 由 于 污 染 物 的 持

30、续累 积 ， 往 往 会 形 成 诸 如 富 营 养 化 等 问题 。 n例 如 ， Koljo Fjord 水 交 换 周 期n 五 花 八 门 ， 严 重 混 淆n同 一 个 内 容 ， 不 同 的 名 字Flushing： Residence Half Turnover Time； Half-life Timen同 一 个 名 字 ， 不 同 的 内 容Flushing: 100%Flushing: exp(-1) 水 交 换 周 期 -continuedn 常 用 的 三 种 尺 度n Flushing time： time required for a given tracer to

31、 vanish. T=V/F n Half-life time: the time required for the concentration to decrease to the half of the initial value. 水 交 换 周 期 -continuedn 真 正 从 动 力 观 点 上 给 出 的 存 留 时 间 ：n Average residence time by Takeoka (1984) in CSRn 如 何 理 解 Average（ 平 均 ）n 从 整 体 上 讲 ， 不 同 子 区 域 的 水 体 离 开 控 制 体的 时 间 不 同 ； n 即

32、使 对 同 一 个 海 水 微 团 而 言 ， 不 同 颗 粒 的 存留 时 间 也 不 同 0 0r t dtr t R t R Weighed period from the initial time until the bay Water is replaced by the outer seas water.平 均 存 留 时 间 计 算 公 式 转 换 关 系 0,10%100 kktkttrA） Linear Pattern：, k21 %50r 0 tetrB） Exponential decaying pattern: 1 1er 1.44 times the Half-lif

33、e Time 水 交 换 模 型n 箱 式 模 型 （ Box Model）n 将 整 个 研 究 区 域 作 为 一 个 箱 ， 假 定 内 部 水 质均 匀 ； 且 外 海 水 与 箱 内 水 能 够 瞬 间 混 合 ；n 质 点 追 踪 模 型 （ Parcel-tracking Model）n 考 虑 流 场 的 不 均 匀 性 ， 刻 画 每 个 示 踪 粒 子 的轨 迹 ， 记 录 粒 子 从 投 放 到 被 输 送 出 研 究 区 域所 历 经 的 时 间 ；n 水 质 模 型 （ Dispersion Model） n 以 平 流 -扩 散 方 程 计 算 示 踪 所 用 被

34、动 物 质 的 浓度 变 化 ， 从 而 估 算 出 水 体 存 留 时 间 ； 代 表 性 研 究n 箱 式 模 型 +flushing time （ Baltic Sea）n 箱 式 模 型 +半 更 新 周 期 （ 石 岛 湾 ）n 质 点 追 踪 模 型 +mean residence time (胶 州 湾 ）n 水 质 模 型 +half-life time （ 渤 海 ）n 改 进 的 水 质 模 型 +average residence time） （ 胶 州 湾 ） 环 境 容 量 计 算 方 法 n 环 境 容 量 是 指 水 体 在 规 定 的 环 境 目 标 下 允 许

35、 容 纳 的污 染 物 量 。 日 本 环 境 厅 1975年 环 境 计 量 化调 查 研 究 n 控 制 污 染 物 入 海 通 量 的 依 据n 虽 然 ， 算 法 繁 多 ， 但 很 少 能 被 普 遍 接 受 并 应 用 于 海洋 管 理 工 作 实 践在 中 国 ： 排 放 总 量 确 定 以 后 ， 经 过 一 段 时 间 的 实 施 ，如 果 海 域 环 境 能 够 达 到 规 定 的 使 用 目 标 要 求 ， 则 继续 执 行 该 排 放 总 量 ； 如 果 达 不 到 ， 则 继 续 削 减 排 放总 量 ， 直 到 海 域 环 境 能 够 达 到 规 定 的 海 域 使

36、 用 要 求 。（ 管 理 方 法 带 有 很 强 的 盲 目 性 ！ ） dvCCEC V bs 1） 环 境 本 底 值 和 环 境 标 准 值 之 差 的 空 间 积 分 ：q该 方 法 不 能 体 现 不 同 污 染 源 对 同 一 区 域 的 影 响q水 体 中 空 间 各 点 不 孤 立 ， 通 过 平 流 扩 散 等 物 理 过 程 相互 联 系 ， 例 如 ， 某 些 区 域 的 容 量 尚 有 剩 余 的 前 提 下 ， 其它 区 域 的 水 体 却 已 经 超 标 。q使 用 该 计 算 方 法 一 般 会 过 高 估 计 环 境 容 量 ， 但 可 理 解为 环 境 容

37、量 的 。 v简 单 易 用 ， 该 方 法 被 广 泛 应 用 于 海 湾 河 口 的 环 境 评 价 研 究包 括 胶 州 湾 （ 葛 明 等 ， 2003） n 物 质 输 运 方 程 在 流 速 和 扩 散 系 数 已 知 的 前提 下 ， 平 流 扩 散 方 程 可 视 为 线 性 方 程 ；n 对 于 所 研 究 的 海 域 ， 多 个 污 染 源 共 同 作 用下 所 形 成 的 平 衡 浓 度 场 ， 可 视 为 由 各 个 污染 源 单 独 存 在 时 的 浓 度 场 的 线 性 迭 加 。n 类 似 于 水 交 换 求 分 担 率 的 方 法 ， 求 污 染 源的 响 应

38、系 数 场n 大 连 湾 （ 张 存 智 ， 2002） ； 胶 州 湾 （ 张 学庆 ， 2003） 但 该 方 法 却 忽 略 了 在 一 定 的 下 ， 排 海 通 量可 以 在 各 污 染 源 间 合 理 分 配 ， 以 达 到 兼 顾 各 控 制点 不 超 标 的 前 提 下 ， 排 污 量 达 到 最 大 ， 以 充 分 利用 海 域 的 自 净 能 力 。 mnmm nn 21 22221 11211 nPFPFPF21 smssccc21 00201mccc +OBJECTIVE：S. T. nj jPFMax 1高 排 放 量 不 一 定 对 应 高 经 济 产 值 ， 研

39、究 环 境 容 量 应 该 重 视 各 污 染源 的 投 入 产 出 关 系 线 性 规 划 排 污 布 局 nj jjPFMax 1 mnmm nn 21 22221 11211 nPFPFPF21 smssccc21 00201mccc +OBJECTIVE：S. T. jjj PFYield 线 性 规 划 加 权突 出 经 济 与 环 境 的 和 谐 性（ 优 化 产 业 结 构 ； 对 高 污 染 低 产 出 企 业 关 停 并 转 ） n 首 先 ， 明 确 所 研 究 海 域 的 功 能 使 用 要 求 ， 这 是 确定 约 束 条 件 的 基 础 ；n 第 二 ， 利 用 经

40、济 学 分 析 方 法 计 算 其 投 入 产 出 系 数（ j） ；n 第 三 ， 查 明 污 染 源 的 位 置 ， 排 放 量 的 现 状 ， 并 利用 水 质 模 型 计 算 各 污 染 源 的 响 应 系 数 场 （ ） ；n 第 四 ， 在 限 制 下 ， 求 解 目 标 函 数 的 最 大 值 和 各 污染 源 的 合 理 排 污 量 （ MAX） ；n 最 后 ， 落 实 污 染 排 放 布 局 ， 对 于 超 出 合 理 排 放 量的 污 染 源 要 加 大 整 治 力 度 。 n7.1 海 洋 生 态 系 统 动 力 学 模 型n7.2 模 型 分 类 与 研 究 内 容n

41、7.3 建 模 思 路n7.4 应 用 实 例 海 洋 生 态 系 统动 力 学 模 型 海 洋 生 态 模 型n 海 洋 生 态 系 统 动 力 学 模 型 是 一 种 将 各 营 养层 生 物 的 分 布 与 变 化 、 有 机 物 的 产 生 与 食物 条 件 、 摄 食 和 环 境 条 件 变 化 相 关 联 的 方法 ， 是 将 物 理 过 程 、 生 物 过 程 定 量 化 相 关的 途 径 。n 基 于 物 理 、 化 学 、 生 物 过 程 的 基 本 规 律 ，借 助 计 算 机 模 拟 ， 定 量 化 各 过 程 的 相 互 作用 机 制 ， 理 解 系 统 功 能 的 总

42、 特 征 ， 是 多 学科 交 叉 的 纽 带 和 工 具 。 n复 杂 性 ： 生 命 科 学 与 非 生 命 科学 交 叉 研 究 ；n多 样 性 ： 生 态 系 统 具 有 地 理 性（ 49个 大 海 洋 生 态 系 统 ） ， 不同 的 地 理 环 境 必 然 造 就 和 容 纳不 同 的 生 物 群 落 。 模 型 分 类 与 研 究 内 容 模 型 分 类n箱 式 模 型 ；n水 柱 模 型 ；n垂 直 一 维 模 型 ；n三 维 模 型 ； 研 究 内 容n Algae blooms and primary productionn Primary productionn Suc

43、cessionn Annual cyclesn Limitation by nutrients and by lightn Eutrophication n Reduction scenariosn Cycling of the mattern Nutrients budget 研 究 内 容n Ecosystem dynamics under external forcingn Role of hydrodynamic forcingn Role of solar radiative forcingn Role of riverine and atmospheric inputsn Role

44、 of the exchange with outer sea(s)n Variability of the ecosystem dynamicsn Available simulation data from 3D models n Long-term;n Fine resolutionn Assimilation 模 型 中 的 变 量n Pelagic modeln NPn PZn NPZn NPDn NPZD n NPZDBn Pelagic-Benthic coupled model sourcechembioFdiffFadvtF )()( zFwyFvxFuFadv )( zFK

45、zyFAyxFAxFdiff HHH)( NPZD )()()( NDrZrPrPRNdiffNadvtN DmePP )()()( PPrPrGRPPdiffPadvtP ePMzPP )()( ZZrZrGrZadvtZ mzMzs )(1)()( DDrGrZrPrDdiffDadvtD DzszMpM n 一 般 地 ， 当 系 数 变 化 1%时 ， 如 果 S小 雨0.5则 认 为 该 生 物 量 的 计 算 值 相 对 参 数 不敏 感 ， 即 数 值 解 可 信 。 相 反 ， 当 S大 于 0.5，则 认 为 该 生 物 量 对 参 数 敏 感 。F FS 营 养 盐 -自

46、养 浮 游 植 物 模 型营 养 盐（ N）自 养 浮 植（ P） 脱 离 系 统 的 植 物 损 失死 亡 摄 取营 养 盐 输 入 营 养 盐 输 出 m f N PNm P PNV NdN f I P N N Pdt K NV NdP f I P Pdt K N 0d N P N P constdt , , 0f N PIf N n Ns与 进 入 与 流 出 系 统 的 营 养 盐 通 量 无 关 ；n Ps与 输 入 系 统 的 营 养 盐 通 量 成 正 比 ； N P PS m P Pf N S N SS m P S P NKN f I VN N K NP V f I N K 0dN dPdt dt m f N PNm P PNV NdN f I P N N Pdt K NV NdP f I P Pdt K N ;S SN N N P P P 22 m NN S PN Sm N SN S V KdN f I P N Pdt K NV KdP f I P Ndt K N