水体物质输运的拉格朗日描述方法及其应用研究

  • 获奖名称: 水体物质输运的拉格朗日描述方法及其应用研究
  • 获奖等级: 一等奖
  • 获奖类别: 长江委青年科学技术奖
  • 授奖单位: 长江水利委员会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院
  • 获奖年度: 2020
  • 获奖人员: 韩松林、杨青远、范敏、郭辉
  • 成果简介:本项目采用数值模拟结合现场观测资料，对描述水体物质输运特性的拉格朗日方法进行了系统研究。引入基于有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）的拉格朗日相干结构（LCS）时变系统分析方法，结合余流和概要图，发展了描述海湾物质输运特征的拉格朗日综合方法。最后将该方法在实际海湾开展了应用研究，揭示了研究海域存在的物质输运分区特性。主要内容包括： （1）引入基于有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）的拉格朗日相干结构（LCS）时变系统分析方法，结合余流和概要图，系统研究了不同拉格朗日描述方法揭示的水体输运特征及其影响因素。结果表明拉格朗日余流表征一定时间内物质净输移路径和强度，其时均周期跟研究海域的尺度有关；拉格朗日概要图描述的是研究海域长期的水体交换时间和路径；拉格朗日相干结构采用不同的时间计算，描述出了余环流的边界和具有不同输运时间尺度水体的边界，揭示隐藏于流体内部的不同输运水团的分布。 （2）对拉格朗日相干结构、余流和概要图之间的关系进行了分析，在此基础上发展了描述海湾物质输运特征的拉格朗日综合方法，该方法可以分别从物质输移路径、水体输运时间尺度和不同运动特性水团的分区多方面揭示海湾物质输运的时空演化