长江口邻近海域夏、冬季水文特征分析

长江冲淡水和台湾流是我国陆架海上两个重要的海洋现象。二者在长江口邻近海域交汇并相互制约，其分布和变化控制着该地区的温盐、环流结构，也影响着长江径流所携带的泥沙、营养盐等物质向外海的扩散和输运，以及舟山渔场的形成和变化。 长江每年以巨量径流注入东海，在长江口外形成一股很强的冲淡水，以低盐、高营养盐、高悬浮体含量为特征。毛汉礼等(1963)首先对长江冲淡水的扩散与混合特征作了系统的描述，并指出，冬季长江冲淡水沿岸南下，其范围仅限于贴岸的一狭带内；夏则在径流入海后不久转向东北，直指济州岛方向，到达对马海峡。众多学者通过资料分析、理论研究和数值模拟等探讨了长江冲淡水转向的原因，认为主要影响因素有长江径流量、地形效应、海面风应力、斜压效应、台湾曖流的顶托，以及黄海冷水团的诱导作用等(乐肯堂，1984；崔茂常，1984；顾玉荷，1985；王从敏，1986；赵保仁，1991；朱建荣，1998)，但至今对其转向机制的认识尚不一致。 台湾暖流水起源于台湾海峡和黑潮，是具有高盐、低悬浮体含量特征的大洋水体。翁学传等(1983，1984)研究认为，具有高温和次高盐特征的台湾暖流表层水同时起源于台湾海峡水和黑潮表层水，而具有高盐特征的深层水只来源于由台湾东北部入侵陆架的黑潮次表层水；翁学传(1983)还根据历史资料分析指出，夏季台湾暖流表层水的前锋大体沿着123°E可以伸展到31°N，深层水进一步延伸至31°N以北；且深层水在28°N和30°N断面并不终年存在，仅存于夏半年。王凡等(2001)的分析结果则显示，台湾暖流表层水和深层水在夏季可以在次表层北侵至30°N以北海域，而以深层水特点为主的台湾暖流水在冬季和晚秋甚至可在整个深度上伸展至30°N以北。总之，对台湾暖流水在不同季节、不同层次的北侵程度方面还存在着不同看法。 为深入研究长江口邻近海域的物质通量、扩散、传输和输运规律，中国科学院知识创新工程重要方向项目“中国主要河口及邻近陆架海域陆海相互作用”于2001年7-8月和2002年1月在长江口外28°~32°N、124°E以西海域组织了两次多学科综合考察。作者首先根据这两次考察获得的温盐深观测仪(CTD)观测到的温盐资料和声学多普勒流速剖面仪(ADP、ADCP)流速资料,分析该年夏、冬季长江口邻近海域的水文特征。考虑到调查海域有较强的年际变动，从年际变化的角度来更深刻地认识夏、冬季长江口邻近海域的水文特征，以及长江冲淡水与台湾暖流水的关系是很有必要的。为此，作者收集了1987~2001年其他项目3个夏季航次和2个冬季航次的温盐资料，以及1958~1982年标准断面历史资料，与最近2次观测资料相结合，综合分析研究了长江口邻近海域夏、冬季水文特征和变化情况，为今后更进一步开展此项研究提供了科学依据。     

夏季东海东北部营养盐的分布变化特征

分别于2010年7月和2011年7月,在沿长江冲淡水扩散方向的东海东北部海域进行了典型站点CTD参数的测定和营养盐样品的采集,旨在了解长江不同径流量条件下该区域对长江冲淡水的响应过程及其中营养盐的分布变化特点。结果显示:在长江径流量较大的2010年7月,长江冲淡水(盐度31)在研究区域表层自西向东的扩散范围明显大于径流量较小的2011年7月。而含有高浓度NO_3-N(如15μmol/L)海水扩散范围在两个航次的变化却相反。由于海水层化以及表层浮游植物的吸收,各站表层NO_3-N、SiO_3-Si、PO_4-P等浓度一般较低,温盐跃层和次表层叶绿素最大值层以下其浓度升高并逐渐趋于稳定。2010年7月NH_4-N在研究区域各站贯穿整个深度的浓度明显大于2011年7月。与长江冲淡水和长江口相比,东海东北部水体表层SiO_3-Si/NO_3-N和PO_4-P/NO_3-N等营养盐摩尔比值明显降低。黑潮次表层水和黑潮中层水等水团含有较高的营养盐浓度(NO_3-N,SiO_3-Si及PO_4-P),与长江冲淡水相比,可能构成了东海东北部另一个重要的营养盐来源。     

长江口及其邻近海域营养盐的分布特征和输送途径

根据黄海、东海的最新现场调查资料,探讨了长江口及其邻近海域营养盐分布特征与输送途径.调查结果表明,在长江口以东及其东北部海域终年存在一个范围很大的营养盐高值区.分析表明,这些营养盐主要来自长江冲淡水的扩展及苏北沿岸流的输送.此外,还获得了1998年长江流域特大洪水期间,迄今被观测到的长江冲淡水中营养盐的最大扩展范围.     

2011年春、夏季黄海、东海营养盐分布特征研究

利用2011年4月和8月的调查资料,分析讨论了春、夏季黄海、东海营养盐分布特征及影响因素。结果表明,在调查海域,春季的硅酸盐、硝酸盐的浓度较高;夏季磷酸盐、氨氮的浓度较高。受长江冲淡水影响,长江口-浙闽近海表层营养盐浓度较高,且夏季高值区向外海扩展;外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。南黄海营养盐主要受长江冲淡水、黄海冷水团、黄海暖流的共同影响,夏季形成强烈的温跃层,在底层维持着一个稳定的高盐、富营养盐的冷水团。     

长江口余流和盐度的二维数值计算

长江口是中国第一大河入海处,其环境最显著的特点是因为长江入海径流而产生长江冲淡水、长江入海泥沙、入海营养盐和有机物等都有显著的季节变化。由于长江入海年径流量约为9千亿m~3。这祥,长江口外的余流和盐-淡水混合是引人注目的问题。国内许多学者对于这方面进行过调查和研究。其中长江口外关于夏季流轴和盐舌转向东北的原因,迄今还没有取得一致的意见。本文利用Liu和Leendertse的二维非线性运动方     

长江口区营养盐的分布特征及三峡工程对其影响

在长江口海区,长江冲淡水、台湾暖流、黄海冷水等多种水系混合、交汇,错综复杂。对河口营养盐分布变化规律的研究,将为河口环境和生态变化提供可靠的依据,营养盐作为长江口这一世界著名渔场的化学物质基础具有重要意义。本文通过对长江口及其附近海域的周年观察,讨论了各种营养盐(包括磷、硅和氮)的时空变化规律和它们在河口的转移过程,估算了营养盐的年输出量,并提出了长江流量和营养盐输出量之间的关系,初步预报了三峡工程对长江口营养盐可能产生的影响。     

SMAP卫星海表盐度观测在中国近海的验证与应用

基于2015-09—2016-08 SMAP(Soil Moisture Active and Passive)卫星资料研究了中国近海海表盐度(Sea Surface Salinity, SSS)的空间分布。首先利用中国近海实测SSS数据对SMAP卫星资料进行验证,接着利用SMAP数据和长江大通水文站的径流量资料分别对夏季和冬季长江冲淡水的扩散特征进行研究,探讨长江径流量与长江口SSS的关系。结果表明:夏季和冬季SMAP资料与实测SSS资料的均方根误差分别为3.55和1.14,远小于SSS的季节变化;中国近海SSS的季节变化在长江口邻近海域表现得最为明显,夏季SSS达到最低,冬季达到最高,春秋季为过渡季节;长江冲淡水夏季向东北扩散,冬季沿岸向南扩散,且夏季扩散范围明显大于冬季;长江径流量与长江口附近海域SSS为负相关,夏季径流量较大,对应长江口SSS较低;冬季径流量较小,对应SSS较高。SMAP SSS资料同时、大范围的特征对长江冲淡水扩散的研究提供了新的可能性。     

长江口叶绿素分布特征和营养盐来源数值模拟研究

利用POM(Princeton Ocean Model)模型在长江口及其邻近海域建立了三维斜压动力学模式,该模式开边界处考虑了潮汐、潮流、台湾暖流、沿岸流和长江径流。模式成功地模拟了长江口及其邻近海域的潮汐特征和环流特征。此外2004年11月的实测数据分析结果表明在观测区域的水下河谷西侧位置的强表面羽状锋内,存在着高叶绿素a浓度分布。为了分析长江口外存在的高叶绿素浓度分布和长江口的营养盐输入的相关关系,进行了两次数值试验:(1)给定长江口的径流量和径流输入的营养盐,把长江口的输入作为营养盐输入的惟一源;(2)在开边界处,根据实测资料给定营养盐的输入,同时考虑径流营养盐输入。在(1)、(2)两种情况下,把硝酸盐作为保守物质,进行了平流扩散数值试验。模式的模拟结果和实测资料的对比分析表明:沿岸流、台湾暖流的营养盐输入和上升流从底部输入的营养盐是此高叶绿素浓度区营养盐的重要来源。     

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。     

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。     

台湾暖流水和长江冲淡水在32°N断面和PN断面上的分布及其变化

<正>台湾暖流和长江冲淡水是东海西部环流的两个关键分量。台湾暖流起源于台湾海峡和黑潮,通常沿福建和浙江海岸向北流动(翁学传等,1984a;Su et al.,1987;Guan,1994)。与已形成于长江口外的长江冲淡水为特征的沿岸水相遇后,台湾暖流转向东北,甚至转向东(Hu,1994)。冬季,长江冲淡水在一个非常窄的范围内沿海岸线向南流动,但在江河径流     

长江冲淡水的扩展及其营养盐的输运

本文根据长江口及其邻近海域硝酸盐和硅酸盐的平面分布特征,研究得出,除冬季外,长江冲淡水中的营养盐同时向两个方向输送,一、向北或北输入南黄海西南部;二、向同或东南输入东海。据此提出“长江冲淡水双向扩展的”观点,即长江冲淡水先顺河口走向朝东南方向流动,到达口门处分成两部分（冬季除外）,一部分穿过杭州湾口及舟山群岛一带沿岸南下,或自长江口向东南方向扩展;另一部分则左转向北或东北,进入南黄海西南部。南、北     

1999年与2006年间夏季长江冲淡水变化动力因素的初步分析

根据径流量,1999年和2006年夏季的长江分别处于显著洪季和旱季.此期间的月平均风向也有显著区别.根据同期的海洋现场观测:相对1999年8月,2006年同期的长江口以东、以南毗邻水域表层盐度显著较高,而在长江口东北部海域则相对偏低;长江口附近海域的底层盐度有所偏高,但在浙江中南部沿海底层盐度则相对偏低.利用Regional Ocean Modelling Systems数值模式,对1999年和2006年实际的径流量、风场和黑潮及其分支变化等3个因素对长江冲淡水扩展的影响进行了一系列模拟试验和对比.对比试验表明:相对1999年8月,2006年夏季长江流量大幅度减小是长江口毗邻海域表层盐度升高的主要原因;风场是导致长江冲淡水相对偏北,并使长江口北部出现表层盐度负异常的主要因素;黑潮及其分支在东海北部入侵相对增强、在东海南部入侵相对减弱,使长江口南部表层盐度正异常海域扩大,并促使长江淡水向江口北部扩散增强、而向东部扩散减弱.长江口毗邻海域环流和水团的变化可能对夏季低氧区位置变化产生一定影响.     

长江冲淡水的扩展及其营养盐的输运

本文根据长江口及其邻近海域硝酸盐和硅酸盐的平面分布特征,研究得出,除冬季外,长江冲淡水中的营养盐同时向两个方向输送,一、向北或东北输入南黄海西南部;二、向南或东南输入东海。据此提出“长江冲淡水双向扩展”的观点,即长江冲淡水先顺河口走向朝东南方向流动,到达口门处分成两部分（冬季除外）,一部分穿过杭州湾口及舟山群岛一带沿岸南下,或自长江口向东南方向扩展;另一部分则左转向北或东北,进入南黄海西南部。南、北两股冲淡水的水量大小及其比例,因不同季节而异。     

2000年8月长江口外海区冲淡水和羽状锋的观测

采用CTD、多参数环境监测系统 YSI等仪器设备 ,于 2 0 0 0年 8月在长江口外海区对长江冲淡水结构、羽状锋等进行了现场观测。 2 0 0 0年 8月长江冲淡水出口门后 ,朝东北偏北流动 ,而当年 8月为长江径流量偏小的月份。通过动力分析指出了近口门段长江冲淡水分布类型与径流量的关系。长江冲淡水主流在近口门附近朝东北偏北扩展后 ,在科氏力作用下朝东南扩展 ,在转向区域为沿水下河谷北上的高盐台湾暖流水。高盐的台湾暖流水和长江冲淡水混合 ,生成口外羽状锋 ,强度大 ,阻挡了长江冲淡水向东扩展 ,并使冲淡水在当年径流量偏小情况下朝东北偏北运动。部分台湾暖流水在中下层能穿越长江口外而向北流动。羽状锋主要存在于长江口外 1 2 2 .6°E附近的 1 5m水层之上。在浙江沿岸、长江口外水下低谷西侧、吕泗近岸存在着上升流现象     

长江冲淡水扩展区域孤立水团分析

本文利用2017年5月长江口外海域的实测资料,研究了孤立低盐水团的三维结构以及输运过程,并进一步统计了孤立水团发生的历史事件。低盐水团的水文参数在未脱离前于上层呈现同心圆等值区分布。研究发现,大潮引起的强上升流对低盐水团的脱离起到决定性的作用。孤立低盐水团的生消周期为7—10d,其脱离和输运受长江径流、风场等的影响,偏北风和偏南风对水团输运分别起到抑制和促进作用。低盐水团的脱离及输运过程极大加强了冲淡水跨锋面的营养盐和陆源有机物的输运。这些发现进一步丰富了对长江冲淡水输运过程的研究。     

三峡工程对长江口海区营养盐分布变化影响的研究

本文通过1986年8月—1988年10月期间共5个航次长江口及其邻近海域的调查和历史资料,进一步验证了作者提出的长江径流量与营养盐输出通量之间的关系式。讨论了春季营养盐分布的年际变化及其与长江径流的关系。根据秋季10月实测资料对比和定量估算,三峡工程兴建后,由于长江径流减少(主要在10月),可能引起长江口海区营养盐平均浓度下降,等值线向江口移动,高浓度区域面积缩小等影响。     

三峡水库正常蓄水后长江口海域营养盐分布与结构变化

根据2010-2011年对长江口及其邻近海域的调查资料,研究了三峡水库正常蓄水后长江口及其邻近海域营养盐的分布变化特征,并与三峡大坝合拢蓄水前的2002年同期数据进行了比较。结果表明,与三峡大坝合拢蓄水前相比,三峡水库正常蓄水后长江口海域溶解无机氮、无机磷含量显著增大,且无机磷含量增幅更大(60%),但活性硅酸盐含量显著降低(20%),并由此导致长江口海域N/P比值明显降低和Si/N比值的大幅度降低。此外,三峡水库秋季蓄水活动造成的入海径流量的减少,导致该季节长江冲淡水扩展范围和营养盐浓度及影响范围显著减小。     

近岸流系与长江入海悬浮泥沙输移扩散

通过两年较完整的序列 NOAA/AVHRR 数据和实测含沙量资料,利用考虑近岸Ⅱ类水体大气校正的泥沙定量反演算法,获得了较高精度的河口高浓度泥沙遥感反演模式;利用泥沙浓度分级图和反映流系特征的温度图象,系统分析了长江口悬浮泥沙扩散途径、范围及其与近岸流系的关系。影响长江入海悬浮泥沙扩散的近岸流系主要包括台湾暖流、黄海混合水、苏北沿岸流及浙江沿岸流等。冬季,近岸流系比较稳定,其配置状况在一定程度上影响着苏北沿岸泥沙流向长江口的扩散,并制约着入海悬浮泥沙的扩散途径;洪季,长江入海径流量是影响悬浮泥沙扩散的重要因子。同时,长江冲淡水、浙江沿岸流共同形成的冷水区与台湾暖流水之间锋面的强度,也对悬浮泥沙和冲淡水的扩散方向和范围有重要影响;春、秋两季入海悬浮泥沙的扩散型式分别向夏、冬季的分布格局过渡。此外,风应力显著影响着浑水区的扩散方向和范围。风浪掀沙引起的河口泥沙再悬浮,可使近岸泥沙扩散范围增大。     

长江冲淡水锋面变动及其与径流量的关系

海洋锋面是指不同性质的水团之间的交界面，由于水团之间的混合作用，一般是指不同水团之间的混合区。水团之间的混合是通过锋面进行的，浅海海洋锋区还往往出现上升流。观测表明，两种不同性质的水团或水体的交界面处，生物初级生产力较高，常是鱼群聚集的区域，渔获量较高。因此，海洋锋的研究有很高的理论和实践意义。在我国近海，大陆径流入海所形成的海洋锋，是黄海、东海陆架海区的重要锋面类别之一，本文利用“三峡工程对长江河口区生态与环境的影响和对策”专题调查资料(1985年8月-1986年10月)和国家海洋局断面调查资料(1975-1981年)，对长江冲淡水锋面的分布和变动特征作一初步分析。 长江口地处黄海和东海的交接处，南有台湾暖流及其延续体北上，并能越过长江口到达32°N以北海区(赵保仁，1982；苏育嵩，1986)，北有黄海沿岸流和苏北沿岸流南下，东邻面积宽广的黄海、东海混合水区(苏育嵩等，1983)。 洪水期丰沛的长江径流入海之后，在122°10''E以东海区显著层化，然后在长江冲淡水和外海高盐水之间形成明显的锋面。长江口区的温度平面分布比较均匀，而盐度的差异很大。本文所讨论的锋面，是指因盐度水平分布显著差异而形成的盐度锋。 在长江口附近海区，外海高盐水分属不同的流系，它们的盐度值和水平流速值各不相同，因此，与长江冲淡水之间形成的锋面强度和宽度也各不相同。一般地说，暖流系统盐度比较高，流速较大，因而与长江冲淡水之间形成的锋面较强，锋区宽度也较狭窄；相反，黄海沿岸流系的盐度较低，水平流速较小，从而与冲谈水之间形成的锋面相对较弱，且锋区宽度较大。 依照定义，锋区应是水文要素水平梯度最大的区域。据日本学者(Kanau et al.，1983)的观测，长江口区的锋区宽度只有1-5km左右。有的区域锋区宽度可能不足1km。与三峡工程有关的海上环境调查，在123°E以西海域，观测站距为10-15n mile; 国家海洋局断面观测站距一般为30''经距。基于这些资料确定出的锋区宽度就较大，强度则显著变弱。因此，为了弄清长江口海洋锋的水文结构和变化特征，需要针对海洋锋这种小尺度现象布设高密度观测站，或者用巡航式CTD进行专门调查。然而实际工作中仍然需要根据常规的海洋调查资料来确定锋面的大体位置，了解其水文结构和变化规律。