珠江冲淡水季节变化及动力成因

依据珠江口及其附近海域2006-2007年4个航次的CTD资料,分析珠江冲淡水的扩展形态和垂向结构,结果表明:表层冲淡水仅在夏季同时向粤西和粤东扩展,其余季节以西向扩展为主,而底层冲淡水全年向西扩展;冲淡水的主体部分大致位于10 m水深之上,但最大厚度在秋季可以超过20 m水深。通过结合同期风、海流、潮汐资料分析发现径流和风是控制冲淡水扩展范围和垂向结构的关键因子,夏季珠江冲淡水的范围最广,其次是春季,冬季最窄;夏季西南季风有利于其向东及向外海扩展,东北季风驱使珠江冲淡水向西扩展并制约冲淡水向外海扩散;粤西的水位梯度全年都驱动沿岸流向西流,而粤东的水位梯度仅在夏季有利于珠江冲淡水东向扩散,相应的粤东沿岸流在夏季指向东北,其余季节均指向西南。     

西南季风不同阶段南海北部珠江口外断面水文调查分析

根据2000年7月及2001年5月南海北部珠江口外断面CTD调查资料、同期气象资料,并结合该海域历史资料,对调查断面珠江冲淡水扩展范围、跃层变动情况及上升流特征进行了分析,观察到对应于夏季西南季风的不同阶段,调查断面跃层分布与珠江冲淡水影响范围均发生明显变动,升降流的影响也呈现出不同特征：(1)西南季风较强时,断面陆架区上表层受冲淡水影响明显,海区的层化结构明显加强;(2)西南季风较强时．调查断面出现上升流和下降流。研究结果表明：(1)局地风应力与热通量的变化控制了调查断面跃层或混合层的温度和深度的变化,影响着珠江冲淡水的扩展范围,西南季风较强时珠江冲淡水扩展范围变大,调查断面跃层或混合层强度变大,深度变深;(2)夏季西南季风强时调查断面存在上升流,其形成机制为风产生的离岸水体Ekman输运的补偿效应,底地形的变化虽然也造成较弱的外海次表层水涌升,但可能只是加强了上升的速度或强度;(3)夏季西南季风强时调查断面上存在上升流区与下降流区毗邻的现象,下降流成因可能有二,一为近岸流和陆坡流呈相反方向运动形成弱的反气旋涡,二为“上升与下降因相互水体补充的需要而共生”。     

2006年夏季珠江冲淡水驱动的上升流

根据珠江口及其附近海域2006年夏季（7-8月）航次水文调查资料,发现调查期间,除了西南季风驱动下的冲淡水东向扩散外,粤西珠江口外冲淡水主要呈西向扩散趋势,并且西向扩散的冲淡水下存在上升流。已有的模型研究中,西南季风下珠江口外没有出现上升流,说明西南季风不是珠江口外上升流产生的主导因素。观测的温盐分布、潜标流速时间序列与走航ADCP流态表明,上升流产生的原因是:（1）口门外冲淡水南向扩展驱动了垂向重力环流;（2）密度跃层以下东北向沿岸流的底边界层Ekman效应;（3）口门外冲淡水团之间的气旋型中尺度涡旋作用。     

夏季长江冲淡水年际变化的数值研究

基于区域海洋模式ROMS,本文对东中国海的水动力环境进行了长期(2004-2015年)模拟,分析了长江冲淡水扩展形态的年际变化特征和规律。研究发现,夏季长江冲淡水主要有三种扩展形态:东北方向、东南方向和东南-东北双向扩展,三种形态所占比例分别为37%,46%和17%。长江冲淡水的扩展面积具有显著的年际变化,近河口冲淡水(海表面盐度28)的扩展面积主要受径流量控制,在外海(28海表面盐度31)则主要受南风和西南风的影响。就淡水通量而言,向东北方向最多,向东南方向次之,二者7、8月份所占比例分别为40%、60%和33%、32%。夏季长江冲淡水向东北方向的扩展主要受东风或较强东南风的影响。年际尺度上,向东北方向的淡水输运与东南方向风分量具有很好的相关性,主要受东南风驱动的Ekman输运的影响。     

南海北部夏季叶绿素a分布规律及影响因素

采用2002—2016年6—9月Aqua/MODIS叶绿素a产品分析珠江冲淡水在南海北部生态效应的季节及年际变化特征。6月来自陆源的营养物质在西南季风作用下向河口以东陆架区输运, 浮游植物增殖, 叶绿素a含量增大; 7月河口以东高浓度叶绿素a覆盖面积达到最大; 8月在减弱的珠江径流和环境风场共同影响下, 口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积明显减小; 9月北部陆架区处于东北季风影响之下, 河口以西覆盖面积逐渐增大。通过线性回归分析可知, 珠江径流量是口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积的主要影响因素, 且这种影响有一个月左右的滞后效应。显著大于(小于)多年平均的珠江径流量和环境风场等因素共同作用, 导致2008(2004)年表现为高浓度叶绿素a覆盖面积的极大值(极小值)年份。叶绿素a在南海北部陆架区的时空变化特征主要受冲淡水过程影响, 订正过的卫星叶绿素a产品可以用来讨论珠江冲淡水的季节及年际变化。     

2006年夏季珠江冲淡水扩展及生态响应

根据珠江口及其附近海域2006年夏季(7-8月)航次的调查资料,发现珠江冲淡水同时向粤西和粤东扩展,最东可扩展至红海湾中部海域,向西最远可扩展至阳江海陵岛东侧,在西南季风的Ekman驱动下,向外海扩展至21.2°N,冲淡水产生的羽状锋十分明显,大致位于10m水深之上;在陆架区存在上升流;在高栏列岛及担杆列岛东南海域分别存在孤立低盐水团;表层浊度、叶绿素a、溶解氧的间分布形态表明其输运路径受珠江冲淡水扩展路径的影响,叶绿素a高浓度区对应溶解氧高浓度区,其高浓度区分别位于上下川岛海域和万山群岛海域.     

风影响夏季长江冲淡水扩展的数值模拟研究

基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)数值模式建立了长江口及其邻近海域的三维水动力学模型,用于研究风对夏季长江冲淡水扩展的影响。基于实测资料的验证结果表明,模型能够比较真实的反映潮汐、海流、温度和盐度的变化过程。敏感性试验的结果显示,风对夏季长江冲淡水的扩展有着非常显著的影响。在Ekman输送的作用下,长江冲淡水将向风向的右侧扩展。5 m/s风速下,东风、东南风、南风和西南风4个风向下的冲淡水明显向外海扩展,而西风、西北风、北风和东北风下的冲淡水都被限制在近岸水域。Ekman输送的强度随风速增强而增强,冲淡水向风向右侧的扩展也越来越明显。舌轴区因为层结明显,湍流活动相对较弱,对风能量的耗散相对较小,所以相同的风速增量对舌轴区表层水的加速作用最强,这导致更多的淡水经由舌轴区输送,使得淡水舌宽度随风速的增加而变窄。对长江口海域表面风的气候统计分析表明,上述数值试验结果能够很好的解释气候态下长江冲淡水扩展方向与表面风变化的关系。     

夏季珠江冲淡水扩散路径分析

利用1978~1988年国家海洋局南海分局南海北部断面调查获得的盐度资料,分析了珠江口附近海域盐度的时空分布特征,描述了夏季珠江冲淡水的扩散路径。通过统计分析相应时间段的风场、平均海平面高度、珠江径流以及陆地降水等资料,讨论了影响珠江冲淡水扩散的主要因子。我们发现:夏季珠江冲淡水扩散方向与南风强度(频率和平均风速)、近岸海面月平均高度以及径流强度的关系极为密切,如果西南季风强盛,珠江冲淡水向东扩散就多;如果近岸海面高度显著增高,珠江冲淡水向西流动就特别强。     

闽江冲淡水扩展范围的季节变化特征

利用2006～2007年春、夏、冬季3个航次的CTD资料分析闽江冲淡水扩展范围季节变化特征.通过分析闽江口及邻近海域温度、盐度的平面、垂直分布特征,结果表明:闽江冲淡水的扩展范围具有明显的季节变化.春季由于闽江口附近受到闽浙沿岸流的影响,冲淡水的扩展范围难以确定,但从盐度分布情况不难看到闽江口表层被盐度低于25的具有明显冲淡水特征的水体覆盖.夏季闽江口被温度高于27℃、盐度低于25的冲淡水覆盖,冲淡水前沿向东北扩展至罗源湾、三沙湾.冬季闽江径流减弱,闽江口主要受到闽浙沿岸水的影响,基本看不到闽江冲淡水的痕迹.春季、夏季闽江冲淡水明显的影响闽江口时,闽江口附近海域被25盐度等值线包围,25盐度等值线可作为闽江口明显受冲淡水影响的指征.     

夏季长江冲淡水扩展的数值模拟

建立一个σ坐标系下三维非线性斜压陆架模式,研究夏季径流量、台湾暖流、黄海冷水团、风场对长江冲淡水扩展的影响。数值试验基本再现了夏季长江冲淡水低盐水舌伸向东北的现象和渤、黄、东海的环流结构。长江径流量只影响近口门附近冲淡木朝东南方向扩展势力和整个冲淡水扩展范围的大小。台湾暖流深受底形的影响,流动路径稳定,且不受自身强度的影响,又主流远离长江口,对长江冲淡水扩展的影响不大。黄海冷水团产生的余流在长江口海区阻碍着冲淡水沿岸向南扩展,在远离长江口海区诱导冲淡水向东南运动。总的黄海冷水团的作用是使长江冲淡水低盐水舌伸向东北。黄海冷水团越强,这种作用就越明显。夏季风场在冲淡水转向东北的过程中作用显着。     

台湾海峡1999年8月表层温盐的走航式观测

利用1999年8月台湾海峡的调查资料中走航式温盐仪的资料，对该海区的表层温盐分布进行分析。分析结果表明：调查期间在该海区存在多处上升流和冲淡水。台湾海峡调查海区的上升流区大致可分为两类：（1）海峡西部沿岸上升流区：平潭上升流区、东山上升流区和南澳上升流区；92）台湾浅滩附近的上升流区。冲淡水主要有九龙江冲淡水、珠江冲淡水和闽江冲淡水，此外还有粤东沿岸水。     

夏季风场对长江冲淡水扩展影响的数值模拟

建立一个σ坐标系下三维非线性斜压陆架模式，研究长江冲淡扩展的动力机制。数值试验再现了夏季长江冲淡水转向东北的现象，夏季风场对长江冲淡水扩展的影响，取决于风速的大小和动向，风速为３ｍ／ｓ的南风，对冲淡水向北扩展的影响比较明显，而当南风风速达到６ｍ／ｓ时，则起着十分显著的作用，西南风加强了冲淡水向东扩展，但对南北向的扩展影响甚微，东南风抑了冲淡水向东扩散，并使之偏向西北，明确阐明了夏季风场对冲淡水扩展     

春季长江冲淡水在口门外海域逐月变化及其影响因素分析

利用2015年4、5、6月在长江口外开展综合海洋调查获取的实测数据,分析春季口门外海域长江冲淡水（Changjiang diluted water,CDW）时空分布特征及扩散过程,并结合同期的多源环境观测数据,探讨各环境动力因素对春季长江冲淡水分布的影响,深化对冲淡水在口门外海域扩展及其动态变化的认识。观测结果显示,2015年春季长江冲淡水的扩散范围逐月增大,主体最远可到达123°E以东海域,其逐月变化主要受控于口外水文气象环境。长江径流量大小决定了冲淡水出口门后的分布范围以及表层水盐度,风向则控制冲淡水的扩展态势。在风场与径流的共同作用下,春季口门外海域长江冲淡水的扩散呈现三种模式：4月份的顺岸南下型（冬季型）、5月份的东北转向型（过渡型）和6月份的东南-东北双向分支型（夏季型）。春季台湾暖流深层水已到达长江口外海域,与表层冲淡水层相互作用较弱,但随着上升流的逐月增强,其与上层低盐冲淡水之间的跃层效应愈发显著,一方面抑制长江冲淡水的向下扩展,同时上升流的涌升也减薄了冲淡水的厚度。再悬浮泥沙向上扩散的厚度显示出春季潮混合过程难以影响至表层,但在大潮情况下,水位波动变化更为剧烈,使外海高盐海水向陆上溯更远,导致5月份12250E断面的水体盐度整体相对较高。     

2016年春季季风转换期的珠江冲淡水分布与生态特征分析*

基于2016年4—6月珠江口航次的现场调查资料及卫星数据, 对春季季风转换期的风场分布特征, 冲淡水路径的时空变化情况以及相应的生态响应进行了分析。结果显示珠江口及其临近海域在4—5月表现为过渡性风场, 受冬季风和夏季风的共同作用, 且风向多变。至6月, 冬季风消失, 西南季风控制了整个研究海域, 与此同时珠江径流量逐月增大, 冲淡水的分布特征也随着风场及径流变化发生转变。具体表现为4—5月份冲淡水向粤西沿岸方向扩展, 且在5月流幅更宽, 可达离岸70km处。6月冲淡水向东西两个方向扩展, 向西的冲淡水在河口外受到夏季风场以及背景流场的抑制, 形成以盐度和浊度为特征的锋面; 向东的冲淡水离岸扩展, 在粤东外海形成大面积的羽状流。此外, 珠江口叶绿素和溶解氧的分布主要受冲淡水的影响, 其分布形态与冲淡水路径相似。垂向上, 可观测到珠江口低氧的形成过程, 海水层化, 稳定水柱的形成以及生物分解过程共同导致了珠江口底部的溶解氧较低。浊度的分布主要受径流携带的悬沙影响, 与盐度有很强的负相关性。     

2006-2007年长江冲淡水的扩展形态及季节变化

利用2006—2007年观测的高密集度CTD测站和海床基ADCP连续测流站资料,分析了长江冲淡水的扩展形态和垂向结构。结果表明,各季节观测时段内:春季、秋季和冬季的表层长江冲淡水扩展基本被限制在长江口、杭州湾及舟山水域附近。夏季长江冲淡水的扩展由内向外可分为3个阶段:射形流阶段,长江径流直接向东南冲入海;水舌形态扩展阶段,冲淡水以1个水舌的完整形态指向东北,其运动受台湾暖流和南黄海海盆气旋式环流等背景流场的影响明显;扩散阶段,冲淡水先以较大团块运动,后以不断变小的水块随着背景流场运动,其中一支向东北移动进入南黄海,另一支转向东偏南,绕东海东北部冷涡运动。     

2006年9月南海北部表层温盐场的走航观测

通过2006年9月南海北部开放航次的走航观测,得到了该海区多个断面的表层温度、盐度分布曲线.QuikScat海面风场资料显示观测期间处于西南季风向东北季风的转换阶段,走航观测所得的温、盐资料显示出在这一季风转换的特殊阶段该海区表层的水文特征.珠江口冲淡水的扩散范围在季风转向前后有显著的变化,低盐的冲淡水在西南季风阶段向珠江口外海区的东南方延伸较远,而在东北季风阶段则受珠江径流量、南海北部表层环流等因素的影响收缩至珠江口附近.闽南近岸和台湾浅滩南部表层具有低温高盐特征,但CTD资料表明台湾浅滩区域存在上升流,结合风场资料,可证实观测期间此处的上升流由海流-地形因素所造成.     

基于高精度海洋动力模型的珠江口羽状流季节和年际变化规律研究

基于高精度海洋动力模型FVCOM (finite-volume community ocean model), 模拟分析了1999—2010年珠江口羽状流的季节和年际变化规律, 并结合经验正交函数(empirical orthogonal function, EOF)分析探讨了影响珠江口羽状流扩展变化的主要动力因子。采用模拟时段内的现场观测数据对多年模拟结果进行验证, 结果表明模型具有较高的精度, 能够较好地模拟珠江口羽状流的扩展变化规律。模拟结果显示, 珠江口羽状流存在显著的季节变化。夏季, 受大径流和西南风的影响, 羽状流的扩展呈现双向特征, 即粤西沿岸扩展和粤东离岸扩展同时存在, 扩展范围最大; 冬季, 径流衰减为最小值, 风场转变为强烈的东北风, 羽状流被紧紧挤压在西岸, 形成狭窄的条带状, 扩展范围最小; 春、秋两季属于过渡季节, 羽状流扩展情况类似, 均表现为沿岸向粤西扩展。年际变化层面, 夏季羽状流的年际变化最为显著, 呈现粤东扩展占优型、近似对称型和粤西扩展占优型三种形态; 春季羽状流的年际变化次之, 羽状流的差异主要体现在珠江口和粤西海域; 秋、冬两季羽状流的年际变化较小, 尤以冬季最小。EOF分析的第一模态可以解释整体变化的91.2%, 反映了径流量对珠江口羽状流的影响; 第二模态可以解释整体变化的4.1%, 反映了盛行风对珠江口羽状流的影响。     

夏季长江冲淡水转向机制的数值试验

利用普林斯顿海洋环流模式(POM)，通过一系列的理想试验，探讨了夏季长江冲淡水的扩展机制。结果表明：(1)倾斜底形是夏季长江冲淡水向东北偏转的一个必要条件；夏季冲淡水向东北偏转是南风、斜压效应和底形的共同作用的结果，其中风应力和底形的相互作用占主导地位；单纯的底形东倾不能使冲淡水向北偏转。平底时，南风和淡水浮力强迫都不能使冲淡水向北偏转。(2)无风时，人海淡水可以在河口附近强迫出一个反气旋涡旋和贴岸南下的狭窄的沿岸流，反气旋涡旋与淡水浮力强迫(斜压效应)有关，南下沿岸流则与质量输入有关；平底时，反气旋涡旋位于河口正东，倾斜底形时，反气旋涡旋向北拉伸，冲淡水的一部分沿岸向北扩展；人海淡水在河口附近强迫出一个闭合的垂直环流圈：上层为离岸流，淡水向外海扩展，约在离岸30—45km处有下降流；低层有高盐水沿海底流向河口，约在离河口。lOkm处与向海的径流相遇，引起上升流。     

南黄海及东海并部夏季若干水文特征和环流的分析

利用“中韩黄海水循环动力学合作研究”1997年7月航次和“黄海综合环境调查”1998年8月航次观测所所得CTD资料，对南海及东海并部夏季的水文特征和特大洪水年长江冲淡水扩展特征进行探讨，同时带根据夏季所施放的卫星跟踪漂流浮标的轨迹，底层人工水母的移路径及等密面积深度的分布对夏季环流作了阐述，提出夏季黄海环流并非单一的气旋式系统，其内部还存在着气旋，反气旋的多个较小的环流，东海北部交替地出现气旋，反气旋涡旋。     

M2分潮对夏季长江冲淡水扩展影响的数值研究

利用σ坐标系下的斜压浅涨环流模式,研究Ｍ２分潮对夏季长江冲淡不扩展的影响,在“准定常流”作用下,模拟出能反映夏季长江冲水火水扩展的盐度场,并模拟出与黄、东海实测资料相符的Ｍ２分潮。在此基础上,用两种方案讨论Ｍ２分潮对冲淡水的影响。第一种方案,仅考虑Ｍ２分潮,计算它对冲淡水扩展的影响,第二种方案,将Ｍ２分潮和“准定常流”耦合,计算冲淡水的变化,结果表明,Ｍ２分潮对冲淡水扩展有一定影响,其中包括潮混合