渤黄海海域悬浮体季节性分布及主要运移路径

依据国家自然科学基金委公共航次2010年和2012年4个航次在渤黄海海域获得的现场悬浮体浓度数据及CTD海洋水文观测数据,结合MODIS L1B数据第4波段反射率值,建立了悬浮体浓度(SSC)与反射率强度的反演模型,反演了渤黄海海域表层悬浮体的月均分布。综合现场实测数据和遥感反演结果,研究渤黄海海域悬浮体的季节性变化特征。利用HYCOM数值模拟得到的各个层位流速数据,分析渤黄海海域主要断面的悬浮体扩散通量。结果表明,渤黄海海域表层悬浮体浓度高值区主要分布在黄河口莱州湾及渤海湾附近沿岸海域、山东半岛沿岸、苏北浅滩至长江口一带、罗洲群岛附近海域以及沿岸其他小河流入海口。渤黄海海域水体结构具有季节性变化特征。夏季,水体上下温差大、层化较强、水动力条件较弱,海域悬浮体浓度相对较低。而在冬季,海域气温较低,水体上下温差小,同时,渤黄海海域强劲的东北风盛行,水体混合强烈,海域悬浮体浓度较高。同时,黄海暖流和山东半岛沿岸流等流系加强,携带悬浮体的能力和效率均大大提高,冬季成为海域悬浮体输运的主要季节。在冬季,黄河三角洲沿岸、山东半岛沿岸以及苏北海岸等区域在强动力作用下的再悬浮成为海域的悬浮体主要来源。黄河三角洲沿岸再悬浮的沉积物通过渤海海峡的南端输入北黄海,在沿岸流的作用下悬浮体输送通量沿程增大,经过成山头海域后转向南输送,输送通量沿程减少,沉积物在黄海中部泥质沉积区汇聚。沉积动力的分析结果显示,冬春季节在山东半岛区域形成的混合锋面对悬浮体的输运路径有重要的影响。     

山东半岛沿岸海域悬浮体时空分布及形成机制分析

依据2015年GOCI(geostationary ocean color imager)卫星影像反演的悬浮体浓度数据,分析了山东半岛沿岸海域表层悬浮体质量浓度和锋面月变化特征,揭示该海域悬浮体的分布特征和扩散格局,并结合风速、波高以及海表温度数据,对其控制因素进行初步探讨。结果显示:研究区内悬浮体质量浓度整体表现为冬季最高,春秋次之,夏季最低的分布特征;悬浮体扩散过程可以划分为4个阶段,冬季稳定外输,春季向岸退缩,夏季近岸贮存,秋季向外扩散。此外,山东半岛近岸存在一条悬浮体质量浓度高于10 mg/L的浑浊带,该浑浊带同样表现出季节变化,它在秋季开始形成,其悬浮体含量、幅宽及延伸范围在冬季达到最大,春季减弱,夏季消失。研究认为山东半岛沿岸海域的表层悬浮体来源主要是海底沉积物的再悬浮。风场、海浪以及沿岸流的强弱变化对悬浮体分布和输运的季节变化有重要的控制作用:风场和海浪影响海水混合搅拌强度,改变海底沉积物再悬浮作用的临界深度,进而影响表层海水悬浮体浓度,致使悬浮体浓度与风浪的月际变化趋势基本一致;沿岸流携带高浓度悬浮体沿山东半岛输运形成沿岸浑浊带,沿岸流的强度变化直接控制浑浊带的季节变化。     

南黄海与东海北部春季悬浮体颗粒有机碳分布

2006年4—5月对南黄海和东海北部进行了悬浮体调查,分析研究了45个站位的悬浮体资料和数据,阐述了南黄海和东海北部春季颗粒有机碳(POC)的平面和垂向分布特征,并结合悬浮体总氮(PN)和C/N摩尔比值探讨了其来源及其影响因素。结果表明,研究区春季表层悬浮体POC在东海北部31°N、123°E附近含量最高,124°E以东悬浮体POC含量相对降低;长江口邻近海区表层悬浮体POC浓度较高,与长江冲淡水径流携带大量营养物质刺激生物生长有关。底层悬浮体POC含量高值区出现在南黄海33.5°N、121.5°E附近,在东海31.5°N、124.5°E附近出现次高值区,东海31°N以南区域POC含量则相对较低,高浓度主要受底质再悬浮作用影响。C/N摩尔比显示,南黄海和东海北部悬浮体有机质主要为海洋来源。研究区悬浮体POC的分布主要受海流影响,可以识别出黄海暖流、苏北沿岸流和长江冲淡水等控制区。南黄海和东海北部悬浮体POC分布是有机质来源和海流作用等因素共同作用的结果。     

闽北附近海域悬浮体输运及通量的季节变化

基于2015年9月和12月闽北附近海域3条断面上的同步连续沉积动力学观测,结合对应时段的卫星遥感海表温度资料,研究了闽北近岸海域冬季和夏季悬浮体分布和输运通量的变化规律。结果表明,该区域的悬浮体浓度存在明显的季节性变化,冬季季风活动对水体扰动强烈,水体垂向混合较为均匀,近岸沉积物再悬浮活跃,其浓度值明显高于外海;而夏季近岸悬浮体浓度明显降低。在50m以深的外海海域,悬浮体浓度无显著的季节差异,且空间变化幅度很小。受东北季风和闽浙沿岸流的影响,冬季悬浮体总体上沿东北向西南的沿岸方向输送,输运通量由近岸向外海逐渐减小;在夏季,闽北近岸海域悬浮体输运方向与冬季一致,但输运通量显著减小;外海海域的悬浮体输运方向指向东北,输运通量明显高于冬季。在离岸断面上,中间站位(水深约50m)的悬浮体浓度低于其两侧站位的浓度,这是由于在近岸一侧主要受控于闽浙沿岸流,而外海海域主要受控于台湾暖流,50m等深线为闽浙沿岸流和台湾暖流相互作用的交汇处,受闽浙沿岸流和台湾暖流的共同影响。温度锋面与闽北附近海域内的泥质区对应关系较好,温度锋面对悬浮体向外海扩散有明显的抑制作用,温度锋面西北侧悬浮体浓度较高且沉积速率较高。     

春、秋季黄东海海域悬浮体平面分布特征及海流对其分布的影响

利用2003年春季(4月)和秋季(9月)两次对南黄海及东海北部海域II类水体悬浮体质量浓度的调查资料,得到了本海域近期悬浮体的平面分布特征,并分析了海流对本海域悬浮体分布的影响。结果表明,本海域春季悬浮体质量浓度明显高于秋季;受黄海沿岸流、黄海暖流及台湾暖流的影响,春季苏北浅滩悬浮体呈西北-东南舌状向深海运移,秋季悬浮体以苏北浅滩高值区为中心向外海扩散;长江及杭州湾入海泥沙基本都沉降在123o30′E以西的海域内。     

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。     

索马里流系的三维结构及其季节变化

利用1958年1月～2007年12月的SODA资料,系统地研究了500m以浅索马里流系的结构及其季节变化特征。结果表明:夏季风期间索马里流系主要表现为向北的沿岸流和准静止的双涡旋系统,垂向则以沿岸上升流为主,最强上升流位于8°N～11°N;冬季风期间则为向南的沿岸流和越赤道向北的潜流,且沿岸以下沉运动为主导。索马里流系具有较复杂的分层结构,这种复杂性尤其表现为1～3月赤道附近和6～10月3°N附近分别出现的"南-北-南"和"北-南-北"经向流三层结构。此外,沿岸流量具有明显的半年周期和年周期。究其原因,海面风应力是索马里流系结构季节变化的1个驱动因子,沿岸流向的季节性变化、大涡旋及上升流的形成都与其密切相关。     

南黄海辐射沙洲附近海域悬浮体的研究

对2003年春季(3—4月)和秋季(9月)南黄海辐射沙洲附近海域的悬浮体样品进行了空间分布特征、有机无机组成、粒度特征及其季节变化分析。结果表明:(1)2003年春季研究区内悬浮体浓度要普遍高于秋季的悬浮体浓度。悬浮体浓度最高值区位于长江口-老黄河口之间的近岸区。陆源物质为主的无机组分是悬浮体的主体成分,特别是在近岸浅水区和接近海底的底层水中尤为突出;(2)研究区海水中的悬浮体主要来源于辐射沙脊区(老黄河-长江复合三角洲)沉积物再悬浮;(3)悬浮体分布是风浪、潮流及沿岸流等多种因素综合作用的结果,而风浪和潮流是影响本区悬浮体分布的主要因素,巨大的风浪和强大的潮流造成辐射沙洲海底的沉积物再悬浮、搬运和再沉积,并在苏北沿岸流的作用下向沙洲外缘输运。     

不同时间尺度下长江口海域表层悬浮体浓度变化

长江入海泥沙是中国东部陆架海沉积物的主要来源之一。本文基于MODIS-Aqua卫星的遥感资料并结合实测悬浮体浓度,建立了基于颗粒物后向散射系数的悬浮体浓度的反演方法,获取了2002—2017年长江口海域的表层悬浮体浓度分布,并分析其在潮周期、季节内以及年际等不同时间尺度下的变化特征。结果表明,在潮周期内,长江口122.3°E以西海域表层悬浮体浓度大潮高于小潮,落潮大于涨潮,高潮大于低潮;在季节尺度内.6—8月表层悬浮体浓度逐渐增加。而122.3°E以东海域,则出现相反的情况;长江口122.3°E以西海域的夏季平均表层悬浮体浓度年际变化明显,主要受长江入海水沙量年际变化的影响。长江口122.3°E以东海域表层悬浮体浓度的年际变化几乎不受长江入海泥沙的影响。风向对悬浮体浓度的扩散具有显著的作用,南风有利于高浓度悬浮体向外海扩散,东风则抑制扩展。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。     

夏季北黄海水体浊度分布特征的初步研究

应用2007月7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度资料,与同步获得的悬浮物质量浓度进行拟合分析,结果表明,中底层水的相关系数在0.94以上,表层相关度较差.根据调查海域浊度的水平大面分布及选取的6个典型断面的垂直分布,初步阐述了夏季北黄海水体浊度的分布特征——近岸高和底层高,山东半岛北部沿岸、成山角海域和老铁山水道以及庄河河口附近海域为高浊度区.夏季北黄海冷水团对水体浊度分布具有控制性影响:调查海域水体垂向层结稳定,北黄海冷水团海域中下层表现为高盐、低温、高密特征,水体浊度小,且浊度锋面的分布与温度较为相近.同时,夏季北黄海冷水团对悬浮物的分布起到了屏障作用——在山东半岛北部沿岸和辽东半岛南部沿岸阻止了近岸悬浮物的经向输送,而在山东半岛东部沿岸则阻止了近岸悬浮物的纬向输送.     

基于遥感分析渤海湾冬季表层悬浮体浓度变化规律

渤海湾是三面环陆的半封闭浅水海湾,海底泥沙悬浮与输运对海洋工程与生态环境有重要影响。冬季是渤海泥沙输运、海床冲刷和海底灾害的主要发生季节,但冬季观测(特别是连续观测)难度大,观测资料相对缺乏,研究冬季悬浮体分布与输运规律对海洋生态环境保护和海洋工程维护等具有指导意义,对认识近海物质及能量循环有重要科学价值。本文基于海洋水色卫星GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)遥感影像资料,对渤海湾冬季悬浮体浓度进行了长达8年监测,提取2011—2017年冬季(11、12、1、2月)悬浮体浓度(Total Suspended Sediment, TSS)月平均数据,对渤海湾冬季悬浮体分布情况及输运规律进行研究。结果表明,渤海湾冬季的表层悬浮体浓度分布呈现近岸高离岸低、南岸高北岸低的规律,悬浮体浓度的高值区主要分布于黄河口附近以及渤海湾南岸一带,该海域冬季TSS在80mg/L以上,最高可达200mg/L;海河口及辽东湾沿岸流区域各存在一个低值区,悬浮体浓度介于0—40mg/L。冬季大风天气对水体扰动剧烈,导致渤海湾海底泥沙再悬浮,风速与悬浮体浓度存在正相关性。同时,冬季渤海湾沿岸流等环流增强,使黄河口再悬浮的沉积物向渤海湾西部和北部扩散。     

基于MODIS L1B数据的黄海悬浮体季节性分布的反演

基于2010—2011年春、秋和冬季在黄海3个航次调查取得的悬浮体数据,结合MODIS L1B遥感数据,建立基于MODIS第4波段反射率的表层悬浮体浓度(SSC)的反演模型。利用合成的MODIS月均数据和悬浮体反演模型,反演出黄海表层悬浮体的月际分布,并对形成机制进行探讨。结果显示:黄海悬浮体分布有3个高值区,分别对应3个悬浮体来源,苏北浅滩及成山头高值区来源为海底泥沙的再悬浮,山东半岛北岸高值区来源为由渤海海峡输入黄海的泥沙。黄海悬浮体的分布及扩散具有显著的季节性变化特征,冬季,由于冬季风形成的波浪与沿岸流强盛,黄海3个高值区明显,其中山东半岛北岸与成山头形成一条连续的高悬浮体浓度水体条带;春季,由于波浪及沿岸流减弱,黄海悬浮体浓度显著减小,山东半岛北岸与成山头成为2个独立的高值区,表明其不同的悬浮体来源;夏季,仅苏北浅滩形成由于潮流导致再悬浮的悬浮体浓度高值区;秋季,由于冬季风逐渐加强,黄海悬浮体浓度显著增加,并逐渐过渡到冬季分布状态。     

渤海南部海域年极值波浪和设计波浪的特征研究

本文用统计计算和后报方法，获得了本海域不同海区多年年极值波高（Ｈ１／１０）资料。用Ｐ－Ⅲ型和短期测波资料频率分析方法，估算了各海区的设计波高，并依据文献［３］计算出对应的平均周期。用Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｆｆ适合度方法检验所得的结果表明，依Ｐ－Ⅲ型方法拟配的理论频率曲线与经验点十分吻合，从而确定了本海域不同海区最佳的设计波浪。分析本海域年极值波浪的基本特征表明，本海域除了渤海湾北部海区以外，主浪向一般为ＮＮＥ向，渤海海峡区的年极值波高和设计波高均为最大，而向莱州湾及渤海湾沿岸海区逐渐减小；在沿岸海区，由龙口至黄河口一带的极值波高较大。     

冬、夏季东海北部悬浮体分布及海流对悬浮体输运的阻隔作用

依据1987年6月、1996年12月、1997年2月和1998年7月在东海北部所取得的悬浮体、温度和盐度资料就该区冬季和夏季的悬浮体分布、影响因素和输运进行了研究,结果表明该区悬浮体分布具有明显的季节性变化,在中、外陆架区悬浮体含量冬季明显高于夏季.悬浮体的分布及输运受到东海环流、风暴和潮流等的影响,其中东海环流的季节性变化是主要影响因素.受台湾暖流的阻隔,冬季和夏季长江入海泥沙在东海基本不能越过124°00'E以东海域.黄海沿岸流携带着老黄河口水下三角洲的再悬浮沉积物向陆架东南扩散,其搬运的量和在中、外陆架区的扩散范围冬季显著大于夏季.在黄海暖流的阻隔下,陆架悬浮体冬季和夏季在32°N断面很少能扩散至126°30'E以东海域.台湾暖流和黑潮爬升水的阻隔作用使得冬季和夏季陆架悬浮体在P-N断面也基本不能扩散至陆架边缘.冬季在东海北部可有部分陆架悬浮体输送到冲绳海槽,但有区域性,其输送的可能位置是在P-N断面以北、32°N断面以南之黄海沿岸流向东南延伸的陆架边缘;夏季陆架悬浮体基本滞留在陆架区.     

台湾东北海域冷涡及其变异的遥感信息研究—Ⅰ、泠涡的季节性变化

利用NOAA卫星AVHRR传感器反演的MCSST图像，分析了台湾东北海域冷涡的季节变化，结果表明：（1）台湾东北海域冷涡终年存在，出现在彭佳屿附近海域、台湾岛北部沿岸海域和东岸北部沿岸海域3处，夏、各行业季有3涡或双涡并存现象。（2）彭佳屿附近海域冷涡，最早出现于3月底，最迟发生于11月中，冬季消失，表层形态、尺度、位置和强度有明显的季节性变化；（3）冷涡的季节性变化可能与黑潮锋面弯曲的摆动和台湾海峡水入侵东海陆架间的动力平衡有关。     

基于遥感的台湾岛周边海域表层海水温盐特征

卫星遥感具有观测周期短、频率高的优势,可实现大范围、连续的海洋观测。利用遥感的手段对台湾岛周边海域表层海水温度和盐度进行反演,研究了台湾岛周边海域表层海水温度和盐度的分布特征及其成因。研究表明,台湾岛周边海域海水表层温度总体呈现西北低、东南高,由NW向SE以圆弧状向吕宋岛北部沿岸扩散,温度逐步升高,吕宋岛北部沿岸常年温度在26℃以上;台湾岛东部海域海水盐度全年相对稳定,吕宋岛北部有一相对固定高盐度区域,台湾海峡受季风、黑潮分支、沿岸流的影响,盐度分布变化较大。     

南海北部陆架区夏季上升流数值研究

采用三维斜压非线性数值模式并结合卫星遥感资料分析,对南海北部陆架区夏季上升流进行了初步研究.研究结果表明,上升流是南海北部陆架区6-9月的一个规律性现象,而不是个别年份的特殊现象;海南岛东部沿岸及雷州半岛以东广州湾东南部一带海域(琼东上升流区)、汕头沿岸直至福建沿岸南日群岛附近海域(粤东上升流区)夏季表层及次表层海水均表现出明显的低温、高盐、高密等陆架上升流特征;上升流中心主要位于海南岛以东清澜湾至七洲列岛之间111°10'E、19°45'N附近,陵水湾至陵水沿岸110°15'E、18°25'N附近,粤东汕头沿岸116°45'E、22°50'N附近及澎湖列岛以西118°E、23°40'N附近.同时通过对模拟结果与QuikSCAT风场的比较分析发现,沿岸上升流与局地风场有着密切的关系,夏季西南风及风应力旋度对琼东沿岸上升流的形成有着非常积极的作用;而粤东沿岸风应力旋度较小,但夏季西南风仍是诱生粤东沿岸上升流的重要因素之一.     

浙江沿岸春季上升流的数值研究

采用三维斜压非线性数值模式ROMS(Regional Ocean Modeling System),在浙江沿岸特殊地形的基础上综合考虑风场、台湾暖流、潮流以及长江径流等可变因子,对春季浙江沿岸上升流进行了数值研究。研究结果表明,浙江沿岸春季存在上升流,且上升流以带状分布在浙江近岸海域,在渔山列岛附近(28.40°N,122.00°E)以及舟山群岛附近(30.70°N,122.60°~123.00°E)存在2个上升流中心。风、台湾暖流和潮动力是影响浙江沿岸春季上升流的重要因子,其中风和台湾暖流对浙江沿岸整条上升流带均有影响;潮动力仅对28.60°N 纬度线以北至舟山群岛附近的上升流以及2个上升流中心的强度存在影响;长江径流对2个上升流中心、舟山群岛及长江口附近的上升流有一定影响。通过对浙江沿岸海域流场的分析可以发现,舟山群岛附近底层各等深线上水体向岸运动的速度比周围海域的大,跨越底层各等深线向上涌升的趋势更明显,间接反映了舟山群岛附近的上升流强度相对较强。对于舟山群岛附近的上升流而言,30 m深度以浅的海域,科氏力、水平平流作用与垂直粘性力是上升流形成的主要动力, 30 m深度以深的海域,上升流形成的主要动力为科氏力与压强梯度力,此时水平平流作用和垂直粘性力对上升流的影响较弱。     

“3.11”日本地震海啸及南海和琉球群岛假想地震海啸对福建近海影响的数值模拟

福建地处西北太平洋沿岸,在环太平洋地震带附近,是海啸灾害潜在风险区.＂3.11＂日本地震海啸,福建沿岸验潮站就监测到其海啸波.利用CTSU地震海啸数值模式,模拟了＂3.11＂日本地震海啸对福建近海的影响,模拟结果与实况较吻合.同时,利用该数值模式模拟分析了可能来自于琉球群岛和南海附近海域的地震海啸对福建近海的影响,分析表明,如果在琉球群岛海域（28.0°N,129.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4.5 h左右抵达福建北部海岸,最大海啸波幅可达2 m;如果在马尼拉海沟附近海域（17.5°N,119.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4 h左右抵达福建南部海岸,最大海啸波幅可达3 m,均会给福建沿海地区带来灾害性影响.为此,本文亦针对性提出了防范地震海啸的一些措施与建议,为福建省海洋防灾减灾提供参考.