径流、潮流和风浪共同作用下近岸悬沙浓度变化的周期性探讨——以杭州湾和长江口交汇处的南汇嘴为例

根据2002年5月至2005年10月在杭州湾北岸和长江口口门交汇处一固定观测点表层每日取样的悬沙浓度资料和同期的潮差、潮位、风向风速以及长江大通水文站的水沙资料,利用Spss、MatLab分析软件,采用小波分析和相关性分析方法,探讨了悬沙浓度变化的周期性及其影响机制.研究结果表明:1)悬沙浓度具有显著的大、小潮和季节性变化,变化周期分别为14.7 d和368 d,平均而言,大潮为小潮的2.96倍,冬季为夏季的2倍;2)平均大、小潮半月周期中日悬沙浓度与同日潮差之间的相关系数为0.86,与前1日潮差之间的相关系数为0.99,与前2日潮差之间的相关系数为0.93,反映潮差变化对悬沙浓度的影响有1~2 d的滞后效应;3)月均悬沙浓度与长江大通站的月均流量呈显著负相关,尤其与流量滞后19 d的相关性最好.研究区日悬沙浓度变化主要为大、小潮和季节性周期变化,前者受潮动力引起的泥沙沉降-再悬浮控制,后者受径流冲淡作用、海平面高度、潮差、风况的季节性变化控制.     

杭州湾潮汐特征时空变化及原因分析

杭州湾是世界著名的强潮河口湾,一直是研究的热点。基于杭州湾口内外实测潮汐资料,对杭州湾潮汐特征及时空变化进行了系统分析,包括高潮位、低潮位、平均潮位、潮差、涨潮历时以及天文潮变化,同时分析了20世纪80年代以来潮汐特征变化的原因。结果表明:最近50年来,杭州湾年平均高潮位和海平面抬高,潮差增大;澉浦年平均低潮位抬高,涨潮历时缩短,浅海分潮增大;钱塘江河口治江缩窄是造成杭州湾潮汐变化的主要因素;浙江和邻近海域的涉海工程可能是造成浙江沿海海平面上升的主要原因之一。     

山东沿海潮汐的时空特征分析

综合利用山东沿海长期验潮站和短期验潮站获取的逐时观测潮位资料,采用最小二乘原理的调和分析方法得到山东沿海验潮站的潮汐调和常数。根据调和常数计算沿岸海域潮汐特征值,分析山东沿海潮汐的时空特征。结果表明:山东沿海潮汐类型以规则半日潮和不规则半日潮为主;山东沿海平均潮差在0.35~3.06 m范围内,平均大潮差、平均小潮差、最大可能潮差与平均潮差变化基本一致;在山东沿海的黄河口及莱州湾附近海域呈现出明显的潮高日不等现象;涨、落潮历时日不等存在区域性分布;平均高潮间隙在1.7~11.7 h之间变化。     

中国沿岸海域月平均潮差变化规律

本文根据中国沿岸月平均潮差(MMTR)分布变化的特点,把它区分为单峰及双峰两种主要的不同类型,并从天文因素及地理条件角度分析其成因,特别对河口水域由于径流、地形作用而产生的潮波变形及由此而引起的潮差变化作了较详细的论述,得出有实用意义的结论。     

我国东部沿海地区理论最低潮面与平均潮差关系研究

基于理论最低潮面与平均潮差的内在联系,利用我国东部沿海17个验潮站连续369天的逐时潮位资料,进行调和分析得到相应的调和常数,并计算理论最低潮面。藉此,就理论最低潮面与年平均潮差及月平均潮差之间的关系进行统计分析。结果表明,理论最低潮面与年平均潮差及月平均潮差之间均具有较高的相关性,实际工程中可以利用此关系近似地确定当地理论最低潮面。     

山东半岛海洋牧场潮汐特征分析

利用山东半岛15个海洋牧场的水深观测数据,比较了不同资料长度下调和分析结果的差异,并分析了包括调和常数、潮汐类型、潮差和潮汐日不等现象在内的潮汐特征的空间变化。结果显示,主要分潮调和常数估计误差随资料长度的增加逐渐减小,调和常数估计的准确性不断提高。潮汐特征的分析表明:(1)各海洋牧场中M2分潮的振幅最为显著,平均振幅为0.87m。(2)各海洋牧场潮汐类型均为以M2分潮为主导的半日潮潮型,山东半岛东部沿海海洋牧场的潮汐类型为不规则半日潮,东南沿海海洋牧场的潮汐类型则为规则半日潮。(3)各海洋牧场平均潮差与最大可能潮差空间变化趋势相同。平均潮差和最大可能潮差的最大值均出现在日照国美投礁型海洋牧场,分别为3.48m和5.70m;平均潮差和最大可能潮差的最小值出现在荣成烟墩角游钓型海洋牧场,分别为0.82m和2.27m。(4)各海洋牧场潮高不等现象均不显著,威海瑜泰游钓型海洋牧场、威海西港游钓型海洋牧场、威海刘公岛游钓型海洋牧场、荣成成山鸿源投礁型海洋牧场、荣成东楮岛游钓型海洋牧场和荣成鸿泰游钓型海洋牧场的潮时不等现象不显著,其他海洋牧场落潮历时均大于涨潮历时,表现为涨潮主导的特征。     

长江口潮差中长期变化对河口生态环境的影响

为了探讨长江口潮差的中长期变化对生态环境的影响,利用小波变换法对1972—2018年该河口代表性潮位站的潮差序列(共66336个数据)进行周期性分析。结果表明,该站潮差除了常见的15 d大、小潮周期外,还有变幅约19 cm(相当于多年平均潮差的7.5%)的0.5 a周期和变幅约16 cm(相当于多年平均潮差的6.3%)的18.5 a周期。月均潮差极大值出现在3月和9月,极小值出现在6月和12月。年均潮差极大值出现在1977,1996和2015年,极小值出现在1986年和2005年。上述潮差变化在时间上与长江口灾害性盐水入侵、悬沙浓度长周期变化以及水下三角洲冲淤转变等重大事件存在明显的对应关系。结论认为,上述中长期潮差周期变化对长江口生态环境具有不可忽视的潜在影响,在今后对河口生态环境的研究中应得到重视。     

朔望潮汐大小的分析

在潮差逐日变化的半个朔望月的周期里，有朔望大潮，它与月相关关。半日潮港在朔望后的二、三日，因月球引起的潮汐和太阳引起的潮汐相加，潮差最大，是为大潮。而朔和望的大潮又随着不同的年份和不同的月份而发生变化，本文通过分析引潮势的系数，采用静力潮的概念从理论上导出这种变化，并利用青岛大港验潮站１０年的资料进行验证。     

渤海沿岸4个验潮站潮汐特征分析

综合利用4个验潮站的逐时观测潮位资料,采用最小二乘原理的调和分析方法得到验潮站的潮汐调和常数。根据调和常数计算沿岸海域潮汐特征值,分析4个站位海域潮汐的时空特征。结果表明:秦皇岛附近受半日潮无潮点的影响为正规全日潮,其余3站位均为不规则半日潮性质;4个验潮站中龙口站和秦皇岛站属于弱潮海区,葫芦岛站和塘沽站属于中潮区。4个站位平均大潮差、平均小潮差、最大可能潮差与平均潮差的变化趋势基本一致,月平均潮差存在"双峰型"和"多峰型";葫芦岛验潮站、塘沽验潮站以及龙口验潮站均呈现出较不明显的潮高日不等现象;涨、落潮历时日不等,存在区域性分布。     

垂向变化的波浪辐射应力影响下流场数值研究

采用浪流沙耦合模型COHEREN-SED模型进行黄河三角洲的海流三维运动数值模拟。文中将垂向平均的波浪辐射应力与垂向变化的波浪辐射应力引入至COHERENS-SED,通过该模型进行波浪辐射应力影响下的海流场演变数值研究。研究结果显示波浪辐射应力的存在显著改变了水深小于5m的流场。垂向变化的辐射应力则使得其表层波生沿岸流速大于传统的垂向均匀辐射应力引起的波生沿岸流速,底层则刚好相反。当波浪强度很大时,流场中的波生沿岸流对水深较浅的海岸区海流场影响较大。     

珠江三角洲网河区径流潮流相互作用分析

在大量实测资料基础上采用小波分析方法对珠江三角洲网河区径流与潮汐的相互作用进行分析,得出如下结果:网河区潮差和潮位的周期变化既有典型潮汐的半日周期和全日周期以及半月周期,也有径流量的周期变化如64.8 d的周期变化,即同时具有径潮的周期变化.不同河段潮差及各分潮波振幅与径流量的大小具有明显的反相关关系,径流量越大,潮差越小,三水站潮差随流量以-0.0002的速度减小,网河区下游河段则减小得较慢.上游径流量越大,因克服径流的阻碍作用而消耗的能量越大,潮汐作用强度迅速减弱,各分潮潮波振幅和潮差沿程减小越快.随着径流量的增大,三水站潮簇D₁,D₂和D₄的振幅明显减小,D₂的振幅衰减得最快.     

南海海表温度日变化特征及其影响因素研究

利用国家海洋环境预报中心的逐时海表温度（SST）数据和欧洲中期数值预报中心的ERA5数据集研究了南海海表温度日变化（DSST）的特征及其影响因素。研究结果表明：南海区域的DSST平均为0.56℃,总体呈纬向分布,近岸海域DSST幅度较大,但超过1.5℃的日增暖事件发生频次较少;南海DSST具有显著的季节变化特征,总体表现为春季最大（约0.7℃）,冬季最小（约0.2～0.3℃）;净辐射通量日变化和风速的季节变化是影响南海DSST季节变化的主要原因,南海月平均DSST与净辐射通量日变化的季节变化具有很好的一致性,DSST随着净辐射通量日变化的增加而增大,但DSST与风速的变化关系则相反;南海季风对南海DSST的季节变化也有着重要影响;南海SST具有明显的日循环特征,通常在每日16时到达峰值,08时到达谷值;影响南海SST日循环的主要因素为净辐射通量的日循环,风速日循环的影响相对较小。     

春季南海北部上混合层的数值模拟与数值实验

根据 1 998年南海季风实验 (SCSMEX)北部“实验 3号”调查船的观测资料 ,采用一维湍动能模式 (TKE模式 ) ,对春季南海北部的SST及混合层随时间变化特征进行了数值模拟和数值试验。结果表明 ,TKE模式能够很好地模拟南海北部的海表面温度SST和上混合层深度随时间变化基本特征。在南海 5— 6月 ,SST的日振荡主要依赖于短波辐射的日变化 ,短波辐射是SST的主要维持机制 ;短波辐射会使SST升高 1— 4℃ ;风的垂直混合作用主要是抑制了SST的日周期振荡。春季南海海面潜热通量和感热通量与短波辐射和风应力相比较 ,是一个对SST影响较小的量。南海北部 5月份混合层深度的变化趋势和振荡特征受风应力和短波辐射共同控制 ,风应力使混合层深度加深 5— 1 0m ,短波辐射使混合层深度平均变浅 5— 1 0m。而 6月份南海北部 ,在夏季风爆发后短波辐射较小 ,短波辐射的作用只能使混合层深度变浅1— 2m ,潜热通量和感热通量对混合层的作用会使混合层的深度加深 1— 2m ,混合层深度主要受风应力控制。     

基于EOF方法的南黄海西岸水位特征

对江苏沿岸2006年1月4日-2007年1月31日28个站位的水位数据使用潮位统计和经验正交函数(EOF)方法进行分析和比较.统计分析得到了各站位的平均潮差、最大潮差、平均潮周期、平均高潮相位差数据.经验正交函数分析结果显示,第1模态与平均潮差吻合较好,包含了水位数据73.7％的信息.前2个模态均为主要半日分潮的信息,为潮汐按相位正交分离的结果;第3模态显示了径流输入变化引起的海面变化信息;之后的数个模态还包含了水位扰动的信息.研究表明,经验正交函数应用于潮汐分析的效果良好,可作为潮汐分析的有效工具,且在扰动检测方面有一定潜力.     

波控中等潮差海滩剖面时空变化过程研究

通过对一波控中等潮差海湾切线段 16个月海滩剖面数据,采用 EOF 分析提取了占数据总方差 91. 32 % 的前 3个空 间特征函数研究海滩剖面空间变化。结果发现第一空间特征函数指示了滩肩顶至碎波带海滩剖面变动逐渐增强的特征,是海 滩剖面变化的主要模式;第二空间特征函数指示了滩肩形成与消亡;第三空间特征函数指示了大潮高潮位的巨型滩角的存 在。通过对 EOF 分析得到的时间特征函数作连续功率谱分析,反映该海滩剖面波能在大小潮汐约半月潮周期、近塑望月潮 频率周期和大小潮汐约 2个月潮周期内对这些空间过程的控制,体现了这一波控中等潮差海岸近岸区,叠加在周期性潮汐之 上的波浪是海滩演变的主要动力因素,这在以前的研究中所忽略。     

南极长城站近海潮汐特征的初步分析

本文对1987年1月5日至3月7日在南极长城站海湾获取的潮位观测记录进行了分析。结果表明:这里的潮汐属于不正规半日潮,最大可能潮差按公式2(1.29H_(M2)+1.23H_(s2)+H_(k1)+H_(01))计算为2.944m。对其近海的潮波,以及潮位对气压变化的响应做了初步分析。     

基于长期观测的辽东湾口东部海域水动力特征研究

辽东湾口东部海域是辽东湾与渤海中部进行物质和能量交换的主要通道之一。本文利用坐底式海床基平台获取的近8个月的水动力连续观测资料,通过谱分析和调和分析方法对该海域的潮汐、潮流特征进行分析,并讨论了余流及底层温度的季节变化规律。研究结果表明:该海域潮汐属于不规则半日潮,平均潮差为0.95 m,最大可能潮差为2.27 m。潮流属于不规则半日潮流,M₂分潮流为其优势分潮流。主要分潮流运动形式为往复流,最大流速方向为西南-东北向。余流的季节性特征较为明显:秋季,余流流速在中层达到最大,流向以西南向为主;冬季,余流流速垂向变化较小,并呈西南偏西向流动;春季,流速随深度增加而减小,流向从表层至底层呈现逆时针旋转的特征。受底层潮流、水平温度梯度及海面温度日变化的影响,底层温度表现出短期的高频变化特征:秋季,短期振荡以半日周期信号为主;冬季,全日周期信号较为显著;春季,短期振荡的现象较弱。     

长江近口段水动力特征对来水变异的响应

三峡水库的调蓄作用使长江中下游的径流动力发生异变,并诱使长江近口段的潮汐动力发生变化。本文基于长江近口段近20 a的流量和潮位资料,运用水文学、统计学和调和分析的方法研究长江近口段的水动力特征对三峡水库调蓄作用产生的来水变异的响应。研究结果表明:三峡水库的调蓄作用使长江近口段的径流动力发生变化,泄水期1—3月多年月平均流量增幅达20%以上;蓄水期9—11月多年月平均流量减少,10月的多年平均流量减少8 488 m³/s。长江近口段径流动力的变化使潮汐动力发生相应调整,大通-江阴段保证率为10%～70%的高、低潮位显著下降,而保证率为80%～100%的高、低潮位则小幅上升。泄水期1—3月平均潮差和M₂分潮振幅减小,近口段的潮汐动力减弱;蓄水期9—11月平均潮差和M₂分潮振幅增加,尤其是10月份潮差增加最为显著,近口段潮汐作用显著增强。     

南黄海辐射沙脊群特大潮差分析

根据辐射沙脊群中部条子泥两翼沿海自建的4座潮位遥测站的实测记录,2012年10月17日新条鱼港站观测到了9.39m的特大潮差,不仅证实了20世纪80年代小洋口海域9.28m的潮差记录的可信性,而且刷新了此海域最大潮差记录。基于移动驻潮波和动力地貌理论,本文采用潮位实测分析、二维水动力数值模拟和潮滩地貌遥感解译等方法,阐述了特大潮差的动力成因及其地貌响应机理,提出了条子泥二分水同步潮位跳绳效应,从理论上分析了该海域实测特大潮差的合理性。如若改变最大潮差统计方法,该海域最大潮位差可达9.62m,关于辐射沙脊群对重新认识辐射沙脊群及中国沿海极值潮汐特征更具有创新价值。     

长江河口潮波特征的年内变化分析

对于径流变化明显的大型河口,其入射潮波受到径流季节性变化的显著影响。以往多关注洪枯季的特征对比,对年内变化过程的讨论还不充分。本文以长江河口潮波为例,基于潮区界以下多站位年内连续的实测逐时潮位资料,分析了潮差及其衰减速率、涨落潮历时等参数的时空变化特征,认识到长江河口潮波沿程特征除洪枯季差异外,还存在显著的逐月变化差异,重点关注镇江到江阴的过渡段,认识到三江营到魏村闸段在低径流月份的平均潮差衰减速率远低于其相邻上下段,仅为其三分之一。涨潮历时从河口段向近口段的递减存在拐点,到了江阴附近后,不再线性减小。并从典型径流量、沿程差异、河宽束窄等角度分析原因。