冬季闽浙沿岸上升流的数值研究

采用a坐标下三维斜压非线性的浅海陆架数值模式,研究风、边界力流(台湾暖流、黑潮、长江冲淡水)及地形等因子对上升流形成的影响。结果表明,风、台湾暖流是影响冬季闽浙沿岸上升流形成的最重要因子,其中风对浙江沿岸上升流的形成影响较大;台湾暖流对福建沿岸及其远海域上升流的形成影响较大;长江冲淡水对长江口附近上升流有一定的影响,对闽浙沿岸上升流影响不大;地形对闽浙沿岸上升流的形成作用显著;潮对闽浙沿岸上升流形成的影响也很显著。M2分潮对近海岸区域及台湾东北附近海域上升流的形成影响较大。     

夏季闽浙沿岸上升流的数值研究

将闽浙沿岸作为研究海区,采用σ坐标下三维斜压非线性的浅海陆架数值模式研究风、边界流(台湾暖流、黑潮、长江冲淡水)、潮及地形等动力因子对上升流形成的影响。结果得出：西南季风是影响夏季闽浙沿岸近海岸区域上升流形成的重要因子;台湾暖流对闽浙沿岸上升流的形成起主要作用：黑潮对台湾岛以东海域上升流的形成影响较大;长江冲淡水不利于夏季闽浙沿岸上升流的形成,尤其是浙江沿岸;地形对闽浙沿岸上升流的形成作用较显著;M^2分潮对闽浙近海岸区域及台湾澎佳屿附近海域上升流的形成影响较大;本文在对夏季闽浙沿岸海区水文结构的模拟中,同样得出夏季沿岸的低温高盐区与本文所计算出的三个较强的上升中心一致。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究Ⅱ.环流的基本特征

利用POM模型，以研究海区的海面风应力、温度和盐度资料作为海面边界条件，以与外海界面处的温度和盐度资料作为侧向液边界条件，并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流的影响，对长江口及其邻近海区各季节的三维斜压环流和温、盐结构进行了数值模拟。环流的数值结果表明，冬季和秋季研究海区的水平环流主要由长江径流、东海沿岸流、台湾暖流、杭州湾环流和沿岸流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成；东海沿岸流与长江径流顺岸南下，随着自北往南岸界地形坡度的增大，其流幅变窄，流速增强；台湾暖流沿陡坡及其外缘蜿蜒北上，随着自南往北水深的变浅，其流幅由宽变窄继而又由窄变宽，流速却一直由强变弱。冬季和秋季海区纬度断面垂直环流的总趋势由近岸向外海流动，海底地形变化缓慢区离岸流产生波动，海底地形变化显著的陡坡区离岸流产生剧烈振荡而生成强升降流。春季和夏季研究海区的水平环流主要由长江径流与东海沿岸流汇合流、台湾暖流、杭州湾环流、舟山群岛附近及长江径流和东海沿岸流汇合流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成；长江径流和台湾暖流平行北上并在长江口以北产生顺时针偏转。由海区水平环流特征和变化趋势证实，春季长江冲淡水已开始向东北偏转，夏季冲淡水的偏转程度、伸展距离和扩展范围都更甚于春季；春季在长江口近岸存在弱上升流，夏季长江口外的陡坡区出现下降流，而长江口以北和以南的陡坡区出现上升流。     

台湾东北海域夏季冷穹及上升流的数值模拟

夏季,黑潮在台湾东北向东海陆架的入侵表现为黑潮次表层水的强烈涌升,并在陆架上形成明显的冷穹。本研究利用ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,模拟了夏季黑潮入侵所形成的冷穹及上升流的三维结构,并讨论了上升流形成的动力机制。结果表明,冷穹中心在50 m以上的深度位于25.5°N,122.5°E附近,最大降温5 ℃以上;在50 m以下的深度,冷穹的中心位于台湾岛北缘。表层黑潮在台湾北缘不存在明显入侵,在陆坡东向转向附近则以气旋式环流入侵至陆架以上。此外,上升流主要位于陆坡坡度最大的区域,且黑潮次表层水的涌升存在两个较为明显的路径,分别位于台湾岛以北的100 m与200 m等深线之间以及东向转向的陆坡区域。在上层,平流作用是上升流产生的主要机制;而在近底层,平流作用与底摩擦都对上升流有贡献。     

闽浙沿岸上升流的数值模拟

本文将闽浙沿岸作为研究海区,采用坐标下三维斜压非线性的浅海陆架模式,综合考虑风、边界流(台湾暖流、黑潮、长江冲淡水)及地形等动力因子对上升流形成的影响,较好地模拟了闽浙沿岸上升流的分布。得出夏季闽浙沿岸近海岸区域有三个比较强的上升流中心,分别位于2520′N,12000′E、2640′N,12015′E、2720′N,12045′E附近,并且在对闽浙沿岸水文结构的模拟中,同样得出夏季沿岸的低温高盐区与计算出的三个较强的上升中心一致。冬季沿岸上升流的强度和范围都明显减弱,但在2520′N,12000′E和2600′N,12030′E及2830′~3000′N,12200′E附近仍有相对较强的上升流存在。     

春季长江口外上升流的月际变化——以123°E断面为例

上升流是长江口外海域的重要水文现象,为深入了解该海域上升流的活动特征及其月际变化,于2015年春季(4月、5月和6月)对长江口外海域的水文环境进行逐月综合调查,并以123°E断面为例进行分析。结果显示,在春季调查期间,长江口外海域始终存在上升流现象,是由台湾暖流挟带底层高盐海水自南向北不断推进,并在长江口外海域沿海底斜坡涌升而形成。上升流强度在春季逐月增大,表现为:上升流涌升高度逐月变浅,至6月高盐上升流水体的涌升高度已普遍抬升到约15 m以浅水层,最高达到约10 m水深处;其影响范围不断向北扩展。春季,上升流活动区上层海水的温、盐特征逐渐由相对低温、高盐转变为高温、低盐;位于下层的上升流水体的温、盐特征比较稳定,变化幅度较小;上升流活动区的温、盐跃层现象总体呈现出逐月增强的趋势,盐度跃层现象尤为显著,其水平分布呈现出自南向北逐月扩大的变化趋势;跃层深度不断抬升。调查结果的月际变化特征表明,台湾暖流北进强度的逐月增大是导致春季长江口外上升流活动不断增强的主要因素;随着春季低盐长江冲淡水的强度和范围逐月增大,其与下层上升流挟带的高盐涌升水之间的跃层效应逐渐增强,对下层上升流的涌升有抑制作用;春季苏北沿岸流活动对该海域上升流现象的影响不显著。     

长江口邻近海域水团特征与影响范围的季节变化

基于2009年—2011年调查资料,研究长江口及其邻近海域水体温度和盐度时空分布特征,剖析该海域水团特征与影响范围的季节变化。结果表明,从春末到秋初,长江水以高温形式向外海扩展,秋末至翌年春初,径流水以低温形式从河口流向东南。西北部海区受黄海冷水团影响,水温较低,东北部受南黄海西部逆时针环流影响,盐度较低,东南部海区受黑潮及分支台湾暖流影响,呈高温高盐状态。受径流量和季风季节差异,长江冲淡水影响一般夏季最强,扩展范围最大,秋末冬初最弱。其双向延伸趋势在夏季有最清晰表现,一支自河口向东北方向延伸,指向南黄海中部,一支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。温度垂向变化表明夏季存在上升流,并明确处于以31.5°N,122.67°E为中心,在经纬方向上各达1°范围内。     

长江口上升流区营养盐的分布及其通量的初步估算

根据2004年5月份长江口调查资料,分析了春季长江口上升流现象及其对营养盐分布的影响;初步估算了春季上升流的营养盐通量。结果表明:在春季,低温、高盐、低溶解氧的上升流稳定存在于122°20′～123°00′E,31°00′～32°00′N海区的10m 层和底层之间,并可以涌升到10m 层以上海区。上升流为上层海区输入了丰富的 PO_4-P 和相对低浓度的 NO_3-N 和 SiO_3-si。对上升流营养盐通量的计算表明,春季上升流中磷酸盐输送通量远高于长江径流输入,可能会成为影响该海区磷酸盐分布以及浮游植物生长的一个值得关注的因素:而氮和硅营养盐则不如长江径流输入量大。     

木兰溪河口及邻近海域春季水文环境特征及悬沙输移机制分析

基于2016年春季航次观测数据,分析了木兰溪河口及邻近海域温度、盐度及浊度等水文环境要素特征;并运用通量机制分解法分析该区兴化湾南日水道连续观测站位资料,以揭示该海域悬沙输移的控制机制。结果表明,春季兴化湾及邻近海域温盐变化受木兰溪径流、浙闽沿岸流和台湾暖流共同控制,湾外东南侧海域受高温高盐台湾暖流控制,西北侧近岸海域受低温低盐的浙闽沿岸流显著影响。调查海域悬沙浓度总体较低,外海泥沙通过南日水道向兴化湾内输移,但净输运量非常有限,仅为0.32×10~(-4)kg/(m·s)。平流输沙与潮泵输沙是南日水道泥沙净输运的主要机制,底沙再悬浮作用较显著,且剪切扩散效应也不容忽视。     

夏季浙江沿岸上升流的年际变化研究

本文基于JCOPE2数据,综合上升流面积和冷中心强度两方面提出了一个无量纲的上升流强度指数NUI,并以此分析了夏季浙江沿岸上升流强度的多年变化,发现24年来夏季浙江沿岸上升流强度以3和8年为主的周期震荡变化,并有减弱趋势。这与夏季风向与岸线偏离角度的增大密切相关,而台湾暖流的调制作用则是次要因素。机制分析表明,厄尔尼诺现象通过影响风和台湾暖流的年际变化从而影响上升流强度的变化:厄尔尼诺年浙江近岸夏季风速较小,风向偏离岸线角度较大,同时台湾暖流较弱,因此上升流偏弱;拉尼娜年各因素呈相反变化,上升流较强。     

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     

长江口邻近海域余流的基本特征分析

根据2005年7月、2005年11月和2006年5月在长江口及其邻近海域进行的大范围水文调查资料,深入分析该海域余流的平面分布,垂直变化,大、小潮变化,季节变化等特征。结果表明,所测区域影响余流的因素很多,有底形、斜压、径流量、风应力、底摩擦、台湾暖流、浙江沿岸流、江苏沿岸流以及各因素间的相互作用。     

南海东北部及台湾海峡环流机制的数值研究

利用1个正压的数值模式研究风应力、黑潮对南海东北部及台湾海峡环流的影响，结果为：（1）以风应力为驱动机制时其流态特别是在台湾海峡的流动具有季节性，但未反映南海黑潮分支的存在；在冬季也未见有南海暖流出现，但在东沙群岛附近海域终年存在着1个气旋涡；（2）以黑潮为驱动机制时，黑潮通过巴士海峡侵入南海海域，并导致东沙群岛附近气旋性涡旋的形成。另外，模式体现黑潮南海分支、南海暖流及台湾暖流的存在，并表明广东沿岸大陆架坡折区底形效应的重要性；（3）以风应力及黑潮入流作为联合驱动机制时，模式的结果似为第1，2种情形结果的叠加。     

长江口上升流海区的生态环境特征

根据 1 985年 8月的调查资料 ,讨论了长江口上升流海区的生态环境特征。研究表明 ,在长江口外 ,大约在 1 2 2°2 0′— 1 2 3°1 0′E、31°0 0′— 32°0 0′N海区存在着明显的下层高盐冷水的抬升现象 ;伴随这种上升运动 ,于 5— 1 0m层 ,在上述高盐冷水区明显地存在一个低溶解氧、高营养盐区。资料表明 ,该低氧、高营养盐海水不是直接来自表层的长江冲淡水 ,而是来自深底层的变性后的台湾暖流水。分析表明 ,长江口外的浮游植物高值区的分布位置与上升流区基本一致 ,两者比较浮游植物高值区略向东南方向偏移约 1 5— 2 0km。作者认为形成这种偏离现象的原因可能与上升流中心区水温偏低有关     

长江口海域温、盐度分布的基本特征和上升流现象

长江口位于黄海和东海的分界处。1985年8月至1986年10月对长江口海区进行了水文调查，调查范围为124°E以西，30°45''N以北，32°N以南的黄海和东海区域(图1)。 本海区属中纬度季风区，水深一般不超过50m，气象因素对水文要素的影响很大。冬季盛行偏北风，西伯利亚的干冷气流频频南下，因海面冷却和蒸发造成的垂直对流可直达海底。夏季盛行偏南风，并常有台风侵扰。 长江径流量十分充沛，每年约有9240亿立方米的淡水人海，约占进入黄海、东海的径流量的80%。长江径流量的季节变化十分显著，5-10月径流量约占全年总径流量的71%。充足的淡水入海和海面的增温影响，使调查海区水体在夏季明显分层，并形成强大的淡水舌。特别令人感兴趣的是此淡水舌不是沿长江入海口门的方向指向东南，而是经常转向东北方向，并且转角的大小随着径流量的增大而增大。 长江口区的潮流比较大，潮混合对这里的水文要素的垂直和水平分布有重要影响。长江口是部分混合型即B型为主的河口(沈焕庭等，1986) ，发达的潮混合和充沛的径流输入，两者相互作用，使得河口区的盐度垂直分布有时呈垂直均匀状态，有时呈层化状态。 长江口海区南部有台湾暖流北上，其延续体可越过长江口到达32°N以北海区。长江口北面有苏北沿岸流和黄海沿岸流南下。北上的台湾暖流和南下的黄海沿岸流和苏北沿岸流同长江冲淡水相互交汇、混合，对长江口区的水文要素分布、变化有重要影响。 以下我们根据1985年8月至1986年8月调查所得资料和部分历史资料，对长江口海区水文要素的基本特征作一扼要的记述。     

A numerical study for the coastal upwelling and the coastal front off Zhejiang coast

A two-dimensional numerical model is constructed to study the interaction between the coastal upwelling and the coastal front off Zhejiang coast in summer. In the f-plane model, the shelf topography, continuous stratification, and Richardson number-dependent eddy coefficients are considered. The results show that the coastal up-welling off Zhejiang in summer can be divided into two regions, the nearshore one (Region A) and the offshore one (Region B). In Region A, the alongshore wind stress has more important effect on the coastal upwelling while in Region B, the upwelling is mainly induced by the Taiwan Warm Current. The results also suggest that the formation of coastal front off Zhejiang in summer is closely related to the strength of the coastal upwelling in Region A.     

2016年春季浙江中部海域温、盐、密度的断面分布特征

厦门大学海洋与地球学院，近海海洋环境科学国家重点实验室。摘要：本文通过分析2016年春季航次在浙江中部海域3条断面的观测资料，结果表明：（1）在断面的10~25米层左右观测到了"中层冷水"现象以及在上层观测到微弱的上升流；（2）在浙江中部海域的上层观测到较弱的上升流；（3）春季，在浙江中部海域观测到了丰富的温跃层、逆温跃层以及盐跃层现象。（4）台湾暖流水向上爬坡对跃层的变化有一定的影响，使得跃层厚度变小，跃层强度加强，但是强度并不足以冲破跃层到达表层。     

夏季长江口外海区域上升流现象的数值研究

基于Blumberg等(1996)的ECOMSED模式,对长江口外海区域夏季的上升流现象进行了数值模拟.模式综合考虑径流,风应力,环流,热通量和M_2,S_2,K_1,O_1四个主要分潮的作用,从而提高长江口外海区域上升流模拟的准确性和可靠性,并通过各种控制实验分析了其动力机制,进一步说明本区域影响上升流的主要因子.数值实验表明,长江口外水下河谷的南边(杭州湾口门中心东侧),上升流主要是由向北流动的台湾暖流通过底Ekman效应和陆坡的抬升共同作用产生的.夏季偏南风对长江口外水下河谷西侧上升流的产生有一定影响,但作用不大.此外,潮汐潮流对上升流的产生也起着一定的作用,但在本文关注的上升流区潮作用影响不大.     

舟山群岛海域冬季流场特征研究

中街山列岛国家级海洋牧场位于中国浙江省舟山市舟山群岛海域,其建设有利于促进当地渔业发展,保护该海域生态环境。基于中街山列岛国家级海洋牧场附近两个站点2020年10月21日至2021年2月28日期间的海流观测资料,利用调和分析、合成分析等方法,研究了舟山群岛海域冬季流场的时空变化特征及其影响机制。研究结果表明,两站点处潮流均为正规半日潮,以M2和S2占主,各主要分潮潮流均为往复流;潮流、余流流向均为西北-东南流向,与站点所处的狭窄水道主轴方向一致,说明地形因素影响明显;同时,观测站点处水体的垂向平均动量平衡分析表明,在沿水道主轴方向上,余流受盛行风场控制,风场转向会导致余流转向,而在垂直于水道主轴方向上,由于受水道两侧岸线的支撑作用,水体在近岸堆积,故在该方向上主要为正压梯度力与科氏力的平衡,反应了地形对流场特征的影响。研究成果揭示了舟山群岛海域冬季的流场特征及其主要影响机制,对实现此海域内海洋牧场的精细化管理具有指导意义。