南渡江河口洪、枯季节水文泥沙变化特征及台风“海鸥”对入海水沙的影响

基于2014年最新的洪、枯季节实测资料,分析了南渡江河口海域水文泥沙的季节性变化特征,借助台风"海鸥"过境期间的河道监测数据,研究了台风天气造成的洪水事件对河流入海水沙通量的影响。研究结果表明:(1)洪、枯季节河口海域的水体层化作用不强,洪季的水温高于枯季,但盐度低于枯季。水温呈现向海递减的趋势,而盐度整体分布较为均匀;(2)河口水体含沙量近岸大于远岸,枯季河口三角洲泥沙向西输运。洪季含沙量明显高于枯季,大量泥沙在台风季节被冲刷入海,而后向海或向西输运扩散;(3)河口海域为不规则全日潮,呈现东西向往复流特征。温度、盐度和浊度均呈现较强的潮汐性变化特征;(4)枯季河道内存在明显的盐水楔,锋面处的垂向梯度很大,在口门向陆大约12—15 km以远的河道水体不再受潮汐影响;(5)台风"海鸥"影响下,南渡江洪峰期间的径流量和含沙量均远远超过多年平均值,反映了南渡江河口地区"台风季节"的特点。     

一个理想河口中拦门沙的存在对河口羽流扩展的影响

河口羽流是河口冲淡水在陆架中扩展的主要形式, 其扩展受到诸多动力与地形因素的影响, 口门拦门沙就是其中之一。以一个理想化的河口为例, 采用区域海洋模型(regional ocean modelling system, ROMS), 研究口门拦门沙对河口羽流扩展的影响, 具体包括拦门沙对羽流的出流状态、扩展范围以及远场区沿岸流淡水输运的影响。研究结果表明, 拦门沙增加了口门处的水体分层, 减小了羽流出流速度, 增大了羽流凸出体的半径, 减小了远场区沿岸流宽度, 并进而减少了沿岸流中的淡水输送。本项研究对地形因素对河口羽流的扩展研究以及陆源物质的向海输运等均具有重要意义。     

台风路径对磨刀门水道咸潮上溯动力过程的影响机制

随着全球气候变暖加剧, 台风强度和强台风数量不断增加, 加剧了磨刀门水道咸潮灾害的变化形势。本文采用SCHISM(semi-implicit cross-scale hydroscience integrated system model)模型建立磨刀门水道三维水流盐度数值模型, 分析台风路径对磨刀门水道盐水入侵的影响。选取以“纳沙”为代表的西径型台风和以“天兔”为代表的东径型台风, 发现二者对盐度输运和层化过程的动力响应具有差异性。东径型台风导致外海减水, 平流通量向海增大; 而西径型台风引起外海增水, 逆转了原本向口外输出盐度的平流通量, 会引起严重的盐水入侵。台风不仅引起外海的增减水效应, 还带来强劲的局地风作用, 对水道流速和盐度分布产生重要影响。在西径型台风下, 顺河口向上游的风会减弱盐淡水分层, 并加强平流项的向海输出; 而在东径型台风下, 一定强度顺河口向下游的风加强盐淡水分层, 但当风速过强时, 则会削弱盐淡水分层。     

台风“灿鸿”对长江口外海域悬浮体分布的影响

台风作为事件性的强动力因素,其对河口海域沉积环境的影响目前研究较少,开展典型台风事件对长江口外海域悬浮体分布的影响研究对于深入理解长江径流挟带陆源物质向东海陆架扩散机制等具有重要意义。利用2015年09号台风"灿鸿"过境前后长江口外海域现场调查数据,分析台风前后长江口外水体结构和悬浮体粒度分布变化,结合同期环境观测数据与开源数据,阐明台风对河口外海域悬浮体分布的影响机制。结果表明:长江口外海域悬浮体中细颗粒组分(≤ 128μm)主要为无机矿物颗粒,而粗颗粒组分(>128μm)主要是生源有机颗粒。生源有机粗颗粒主要分布于中上层水体,而无机细颗粒主要分布于底层水体,使得长江口外海域悬浮体平均粒径分布呈双层结构。台风前后悬浮体粒度分布变化反映了台风对长江口外海域物理和生物过程的双重影响,其中物理过程主要影响无机细颗粒分布变化,生物过程主要影响有机粗颗粒。台风期间强烈的偏北风使得长江冲淡水在口门外海域由东北输运转为往东输运,与长江冲淡水输运方向一致的表层无机细颗粒在台风后输运方向同样往东。另外,台风作用在河口区产生的下降流将12250-4站位底部再悬浮的泥质沉积物向东搬运至12300-4站,导致12300-4站底层悬浮体浓度增加、粒度变细。台风过境还造成长江口外海域初级生产力提高,而浮游植物生长对悬浮体中有机粗颗粒的形成有促进作用,使得口门外海域上层水体中有机粗颗粒体积浓度升高。长江口外海域由于台风过境导致悬浮体中无机细颗粒和生源有机颗粒含量均增加,使得其平均粒径整体变化不大。     

海洋水平环流输送对印度洋表层盐度的调整机制

本文利用Argo表层盐度、OSCAR海流等数据,基于盐度收支方程的平流输送项来阐述海洋平流输送对热带印度洋表层盐度的调整作用;利用淡水输运量计算公式揭示6条关键断面海洋平流输送对表层盐度空间结构的调整机制。结果表明,海洋平流将赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水输送到低盐海域的赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海;将赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海的低盐水输送到高盐海域的赤道西印度洋、阿拉伯海以及赤道南印度洋海域,起到了调整印度洋盐度基本平衡的作用。断面淡水输运量的分析结果表明,导致苏门答腊岛西部海域的强降水中心与低盐中心不重合,澳大利亚西部海域的强蒸发中心与高盐中心不重合的主要原因是水平环流所致;夏季,来自赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水在西南季风环流的驱动下,入侵孟加拉湾,是导致孟加拉湾夏季表层盐度较高的主要原因。     

山东半岛东北部海域悬浮体季节分布及控制因素

基于2018年山东半岛东北部海域冬、夏两季悬浮体浓度、浊度及水温和盐度调查资料,分析了研究区水体悬浮体浓度的季节性变化,探讨了其控制因素。结果表明:夏季浊度在0.2~37.8FTU之间变化,冬季浊度在1.5~100.1FTU之间变化,均表现为底高表低、东高西低的特征。夏季水温分层明显,表现为表层高、底层低的特征,盐度整体无明显变化;冬季温盐垂向上混合均匀,平面上表现为近岸低温低盐水体向远岸高温高盐水体的过渡。悬浮体浓度分布受潮流、波浪、温跃层和温盐锋面等因素影响。夏季,悬浮体垂向上受到温跃层影响,底层悬浮体难以向表层输运;平面上潮混合和波浪差异性作用阻碍了悬浮体的水平输运。冬季,强风浪促使悬浮体垂向混合剧烈,表层悬浮体浓度明显较夏季变高;平面上沿岸流和黄海暖流形成的温、盐锋面阻碍了水团间悬浮体的输运。     

连续两次台风过境对东海北部水环境及初级生产力的影响

台风是影响东海最严重的自然灾害之一。本文在现场观测基础上,结合遥感与模型数据,研究了连续两个台风过境对东海北部水环境及初级生产力的影响。研究结果表明:连续两个台风过境情况下,虽然前面台风有助于后续台风对海洋上层进行垂直混合作用,但它对后续台风过后海洋表层温度(SST)的降低以及初级生产力的增加却起到了削弱作用;除了加强垂向混合过程,台风也可以改变海洋上层的平流输运过程,受此影响,部分海区上层温度、盐度以及叶绿素在台风后重新分布;台风对海区次表层叶绿素浓度的改变程度明显高于表层,某些站位次表层叶绿素最大值(SCM)在台风刚过后被破坏,一段时间后SCM又重新出现,而且层内叶绿素浓度远高于台风前水平。     

珠江河口盐度和输运过程对未来海平面上升的响应

研究海平面上升对河口的影响情况有助于了解输运过程的变化,基于21世纪海平面上升预测研究(陈长霖,2012;张吉,2014),本文选取珠江河口这一径优型与潮优型并存的河口为研究区域,利用数值模拟的方法,研究其在未来海平面上升后可能出现的响应。结果表明,河口的平均盐度、咸潮上溯距离和层化强度都将随着海平面的上升而增加,这些因素的变化有着明显的季节性。伶仃洋平均盐度在4月和10月增加更多;伶仃洋枯水期咸潮上溯距离的增量大于丰水期,磨刀门则相反;伶仃洋丰水期层化强度及其增量都要大于枯水期。海平面上升后的输运过程响应结果显示:(1) 垂向输运时间将增加,虽然海平面上升带来的潮差潮流的增强将加强垂向混合,但是层化的加强会削弱垂向交换。垂向输运时间的增加是由于层化的加强,层化加强抑制了潮汐变化带来的影响,表层水更难交换到底层; (2) 南北向河口环流将加强,表层余流向海加强,底层余流向陆加强,南北向余流整体向海减小。造成这些现象的主要原因是海平面上升后水深增加带来的河道比降的减小和压力梯度力的改变。     

夏季浙江沿岸陆架区泥沙输运机制

基于2014年夏季浙江沿岸陆架区的水文、泥沙、底质沉积物等实测资料,运用物质通量分析方法和Gao-Collins粒径趋势分析法,探讨了泥沙的输运通量、输运方向、动力机制及净输运趋势。夏季,近岸含沙量规律性较强,由西至东逐渐降低,由南至北逐渐升高,且与潮流有非常好的对应关系,呈现出明显的潮周期变化特征。研究区净悬沙通量自岸向外海迅速变小,悬沙输运中平流输运占主导地位,其次是垂向净环流对悬沙输运的影响,近岸海域表现为向海输沙,30 m以深海域表现为东北向输沙,同时台湾暖流的屏障作用也影响了悬沙向海扩散。粒径趋势分析显示浙江沿岸陆架表层沉积物的长期输运机制为由东北向西南输运,在流系以及海底地形的影响下,中部海域出现粒径趋势较弱的沉积中心。而在夏季,悬浮泥沙主要为平行岸线向东北输运,估算每天进入研究海域的净悬浮泥沙约为1.9×106 t。     

浙江沿岸水对“魔蝎”台风的响应

台风"魔蝎"于2018年8月12日夜子时登陆浙江温岭，台风登陆前后造成了浙江近海海水物理特性的诸多变化。台风登陆时的最大风速约为27.5 m/s，登陆时正值天文大潮期间，引起了超过0.30 m的沿岸增水，增水持续了3~4 d。在台风登陆前的7 h内，锚系点水域的海水温度降幅超过1℃。分析表明，海气热交换引起的海水热量损失是锚系点水域温度降低的主要因素，而海水垂向混合带来的海水降温幅度有限。降温在水平区域分布上具有不对称性，台风路径两侧的降温中心呈现明显的不对称性，台风路径右侧的表层海水温度降幅明显强于路径左侧。长江口外至苏南外海水温降幅最为明显，最大降温接近3℃，舟山东南方向海域和温岭东南方向海域最大降温分别超过1.6℃和1.2℃，而在台风路径左侧海域，表层海水温度降幅普遍小于1℃。在台风登陆前的7 h内，海水盐度降低了1.2，研究表明台风带来的强降雨是海水盐度降低的主要因素。本研究，得到了台风"魔蝎"登陆前、登陆时和登陆后，锚系点及周边海域海流、水位、温度、盐度等的变化特征，初步获悉台风期间海水物理特性变化的动力因素，可以为台风影响研究、预防和降低台风带来的风险和损失等提供动力学方面的依据。     

苏北沿岸水的去向与淡水来源估算

本文基于2006—2007年春、夏、秋、冬季CTD观测的盐度资料分析了苏北沿岸水盐度的季节变化特征,并利用冬、夏季盐度场变化估算了苏北沿岸水的淡水来源。结果表明:冬季苏北沿岸水在东北季风的驱动下顺岸南下,在离开苏北浅滩后转向东南进入东海;夏季低盐的苏北沿岸水分多支向北、向东流出沿岸区,后者汇入南黄海夏季冷水团环流中。估算结果表明苏北沿岸水的淡水来源主要是苏北沿岸的入海径流水,约占总量的65%,次之是降水/蒸发量通量和长江冲淡水沿江苏沿岸的北向扩展。     

河北沿海1909号台风风暴潮过程和分析

为促进对台风风暴潮灾害的预报预警,减少灾害带来的损失,文章综合分析2019年第9号台风“利奇马”对河北沿海引发的严重台风风暴潮灾害过程。研究结果表明：台风“利奇马”是2019年以来登陆我国的最强台风和1949年以来登陆浙江的第三强台风,给河北沿海造成长时间和高强度的风暴增水过程;水体远距离输运、东北大风、天文高潮和增水相结合,使河北沿海出现3次超过蓝色警戒潮位的高潮位,其中1次超过红色警戒潮位,这在20年来是首次;其中,强烈而持久的东北风是造成增水的主要原因。     

Summertime hydrographic features in the southeastern Hwanghae

CTD casts in the southeastern Hwanghae (Yellow Sea) were made in August 1983 and 1984 to describe the spatial structure of the summertime hydrographic features. Cold coastal water appeared around the southwestern coast of Korea, which was formed by strong tidal stirring. Tidal mixing in the study area seems to have been enhanced by the presence of many small islands. In the deeper region beyond the tidal front, stratification became much stronger and the bottom layer below seasonal thermocline was occupied mostly by the Hwanghae Cold Water characterized by a temperature lower than 10°C and salinity of 32.5–33.0%.The northeastward extension of the Changjiang Diluted Water was shown by a tongue-like plume of relatively warm fresh water, confined to the thin surface layer 10 m thick. There was no evidence for the Hwanghae Warm Current carrying high salinity water into the eastern Hwanghae along the Korean coast. The warm current was found to flow in a narrow band close to the west and north coast of Chejudo (Cheju Island) and then to pass eastward through the Cheju Strait. Thus the eastern part of the cyclonic circulation in the surface layer cannot be considered to be a northward continuation of the Hwanghae Warm Current. The local salinity maximum in the lower layer off Kunsan and the higher salinity on the west side of the central trough than on the east side would imply a northward flow on the west flank of the trough to compensate for the southward intrusion of the Hwanghae Cold Water, from which an anticyclonic circulation could be expected in the lower layer.     

长江河口盐度锋

根据1988－1991年河口锋面现场调查、上海市海岸带调查及历次标准断面调查资料对长江盐度场及盐度锋进行了分析，提出了由口门至外海纵向上存在着三级锋面现象：内侧锋面即长江河口锋为长江河口水与长江冲淡水的界面；羽状锋是长江口羽状流水与口外混合水的界面，它是长江口最主要的盐度锋面，也是长江口一个重要的生物地球化学带，对河口沉积过程及水下三角洲发育具有重要的影响。外侧锋面即海洋锋，是长江冲淡水的最外边缘。     

苏北沿岸流对浒苔暴发及漂移过程的影响

根据2009年5月的温度、盐度和溶解氧观测数据,应用"对应分析法"对水团的分布范围和特性进行了分析,并探讨了苏北沿岸流对浒苔(Enteromorpha prolifera)暴发及漂移过程的影响。结果表明,春季苏北沿岸流向东南流动过程中,可以将海水中悬浮的浒苔繁殖体向南输运至长江冲淡水与苏北沿岸流交汇处,此处的浒苔繁殖体在适宜的条件下生长繁殖。在夏季风的作用下,长江口北部的浒苔与苏北沿岸海域的浒苔,随表层海流向北漂移,在地球偏转力作用下,漂移路径不断向右偏转,并最终在山东半岛南部海域聚集堆积。苏北沿岸流在浒苔暴发初期将繁殖体输送到条件适宜的生长区,并对浒苔向北漂移起到了重要作用。长江冲淡水向北扩展范围的增大对于浒苔的生长和繁殖起到了促进作用。查明浒苔扩散路径及输运机制不仅具有重要环境意义,而且对深入了解沿岸和河口区泥沙及污染物的扩散和输运机制具有指示作用。     

浙江东矶列岛海域实测波要素及典型台风浪特征分析

利用东矶列岛海域一年实测波浪资料,统计分析波要素特征,以台风“利奇马”为例,分析台风浪演变过程。结果表明：研究海域年平均有效波高0.88 m,年平均周期4.3 s,年最大波高8.67 m出现在夏季台风“利奇马”影响时。研究海域以轻浪为主,其次是小浪和中浪;常浪向为ESE,次常浪向为E和SE;强浪向为SSE,次强浪向为SE。波浪平均持续时间和波高之间符合指数衰减关系。台风“利奇马”影响期间,最大谱峰56.20 m²/Hz,台风浪谱型以双峰谱为主,台风浪类型经历了涌浪—混合浪—风浪—混合浪—涌浪这一演变过程。     

台风“利奇马”对山东省海阳市海滩演化过程的影响

通过无人机和滩面高程监测等技术手段，获取了1909号台风“利奇马”过境山东省海阳市前后的海滩监测数据，分析海滩在台风前后的整体形态和剖面冲淤变化，探讨了海滩演化对台风的响应规律。结果表明，台风过境后海滩整体形态以风成沙丘面积略有扩大、高?中潮带滩面发生下蚀和微地貌消失等现象为主。台风对海滩的影响以侵蚀为主，造成了约2.43×104 m3的侵蚀量，且主要发生在高潮带滩面；风成沙丘以弱淤积为主，但部分岸段发生严重冲蚀；后滨则受大风和冲越流携沙堆积后以弱淤积为主；中低潮带冲淤主要受其滩面坡度控制，表现为高坡度滩面冲蚀，低坡度滩面弱淤积，且台风过后形成多个小型水下沙坝。整体而言，台风“利奇马”对山东海阳海滩演化造成一定的影响，沉积物收支愈发亏损，进一步加重了海阳海滩的侵蚀程度。     

长江口附近海域台风浪的数值模拟--以鹿沙台风和森拉克台风为例

利用SWAN波浪模型计算长江口附近海域的台风浪,鉴于长江河口岸界和地形复杂,拟采用曲线网格.为证实曲线网格下的SWAN模型对于复杂地形的有效性,首先选用美国特拉华大学波浪水池实验资料对SWAN模型进行检验,结果表明利用曲线网格能不过多增加计算量而提高关键区域的计算精度.以0215号鹿沙台风和0216号森拉克台风为例,将SWAN模型应用到长江口附近海域,进行台风浪的数值模拟.通过浮标测站实测资料验证,表明有效波高计算值与实测值符合良好.通过综合分析模型计算的波浪场,说明SWAN模型能合理地反映长江口附近海域台风浪的分布.     

西南黄海近岸低盐水体的来源与输送机制

In the southwestern Yellow Sea there is a low-salinity and turbid coastal water,the Subei Coastal Water(SCW).The origins of freshwater contents and thus the dissolved terrigenous nutrients in the SCW have been debated for decades.In this study,we used a well-validated numerical model to quantify the contributions of multiple rivers,i.e.,the Changjiang River in the south and the multiple Subei local rivers(SLRs) in the north,in forming this yearround low-salinity coastal water.It is found that the freshwater contents in the SCW is dominated by the Changjiang River south of 33.5°N,by the SLRs north of 34.5°N,and by both sources in 33.5°–34.5°N.Overall,the Changjiang River contributes ~70% in the dry season and ~80% in the wet season of the total freshwater contents in the SCW,respectively.Dynamics driving the Changjiang River Plume to flow northward is the tidal residual current,which can even overwhelm the wind effects in winter seasons.The residual currents turn offshore near the Old Yellow River Delta(OYRD) by the collision of the two tidal wave systems,which transport the freshwater from both sources into the interior Yellow Sea.Water age experiments show that it takes 50–150 d for the Changjiang River Plume to reach the SCW in the spring and summer seasons,thus there is a 2-month lag between the maximum freshwater content in SCW and the peak Changjiang River discharge.In the winter and autumn seasons,the low salinity in inner SCW is the remnant Changjiang River diluted water arrived in the previous seasons.