珠江伶仃河口湾及邻近内陆架的纵向环流与物质输运分析

根据实测资料分析了珠江伶仃河口湾与邻近内陆架在不同径流影响下的水体混合空间状态和季节变化特征。主要由河口湾表、中层冲淡水和内陆架底层上溯的高盐补偿流构成了河口湾和内陆架之间的净环流,在高径流量和西南大风的情况下,环流下移向内陆架扩展增强。计算表明,7月纵断面上的净环流输运是盐分纵向净通量的控制因素,输运方向指向上游,而其余季节则以向海的净平流输运为主。悬沙净通量主要受净平流及潮抽吸输运控制,潮抽吸输运强度与大小潮有较密切关系。     

河口物质和水体长期输运分离的理论分析和观测验证 Ⅰ.物质和水体长期输运分离的理论分析

基于单宽断面潮周期平均水体和物质对流输运通量,定义了二维水体和物质长期输运速度,它们分别描述单宽断面水体和物质长期输运的方向及快慢。通过二维水体和物质长期输运速度的对比分析,提出了物质和水体长期输运分离概念:受物质浓度影响,在物质和水体瞬时运动速度相同的情况下,物质和水体潮周期平均对流输运的方向和快慢可能存在差异。本文将二维物质长期输运速度分解为二维水体长期输运速度、二维潮泵输运速度和垂向切变输运速度,它们分别描述余流输运、潮泵输运和垂向切变输运,后两种输运造成单宽断面物质和水体长期输运分离。本文的分析表明,河口受地形、径流、潮流、密度梯度影响,存在有利于物质和水体长期输运分离的自然条件。     

河口物质和水体长期输运分离的理论分析和观测验证 Ⅰ.物质和水体长期输运分离的理论分析

基于单宽断面潮周期平均水体和物质对流输运通量,定义了二维水体和物质长期输运速度,它们分别描述单宽断面水体和物质长期输运的方向及快慢。通过二维水体和物质长期输运速度的对比分析,提出了物质和水体长期输运分离概念:受物质浓度影响,在物质和水体瞬时运动速度相同的情况下,物质和水体潮周期平均对流输运的方向和快慢可能存在差异。本文将二维物质长期输运速度分解为二维水体长期输运速度、二维潮泵输运速度和垂向切变输运速度,它们分别描述余流输运、潮泵输运和垂向切变输运,后两种输运造成单宽断面物质和水体长期输运分离。本文的分析表明,河口受地形、径流、潮流、密度梯度影响,存在有利于物质和水体长期输运分离的自然条件。     

伶仃洋低频水流与水沙纵向输运

在分析实测燃料（1978－1979）的基础上，运用物质纵向输移模式讨论了伶仃洋河口湾余流的垂向结构，同时，对同步资料进行低通滤波处理，得到垂向低频水流分布。结果表明，两种分析方法对伶仃洋河口环流与水沙输移的解释基本一致，东、西、两槽均存在明显的垂向环流，平均流、斯托克斯漂移效应，以及垂向净环流是净输沙的主要贡献项。     

珠江黄茅海河口洪季侧向余环流与泥沙输移

2012年洪季对珠江黄茅海河口湾侧向动力结构与泥沙输移过程进行了系统观测,采用动量平衡和泥沙通量机制分解等方法,分析了河口流、温盐和泥沙侧向分布特征以及泥沙输移过程,探讨了侧向动量平衡与泥沙输移机制。洪季黄茅海河口存在明显的侧向流,西滩和北槽均形成表层向东、底层向西的两层侧向流,拦门沙滩顶呈现表、底层向西、中层向东的三层侧向流,而拦门沙前缘侧向流整体向西。河口湾纵向净泥沙通量表现为北槽向海、西滩向陆,拦门沙滩顶及其前缘均向海;侧向净泥沙通量表现为滩顶及其前缘均向西,西滩向东、北槽向西。这种侧向泥沙辐聚过程是高浓度悬沙聚集于滩槽界面的重要原因,向陆净通量是西滩回淤的重要原因。滩槽间侧向余环流动量平衡主要是侧向斜压梯度力、科氏力和侧向平流作用。欧拉平流输运在侧向泥沙输运中起主要作用,潮泵效应也起重要作用。     

珠江河口盐度和输运过程对未来海平面上升的响应

研究海平面上升对河口的影响情况有助于了解输运过程的变化,基于21世纪海平面上升预测研究(陈长霖,2012;张吉,2014),本文选取珠江河口这一径优型与潮优型并存的河口为研究区域,利用数值模拟的方法,研究其在未来海平面上升后可能出现的响应。结果表明,河口的平均盐度、咸潮上溯距离和层化强度都将随着海平面的上升而增加,这些因素的变化有着明显的季节性。伶仃洋平均盐度在4月和10月增加更多;伶仃洋枯水期咸潮上溯距离的增量大于丰水期,磨刀门则相反;伶仃洋丰水期层化强度及其增量都要大于枯水期。海平面上升后的输运过程响应结果显示:(1) 垂向输运时间将增加,虽然海平面上升带来的潮差潮流的增强将加强垂向混合,但是层化的加强会削弱垂向交换。垂向输运时间的增加是由于层化的加强,层化加强抑制了潮汐变化带来的影响,表层水更难交换到底层; (2) 南北向河口环流将加强,表层余流向海加强,底层余流向陆加强,南北向余流整体向海减小。造成这些现象的主要原因是海平面上升后水深增加带来的河道比降的减小和压力梯度力的改变。     

珠江河口及邻近海域表层沉积物特征及其泥沙运移趋势

根据现场采集的1 309个表层沉积物样品,分析了珠江河口及邻近海域的表层沉积物特征。在此基础上,应用Gao-Collins的粒径趋势分析模型(GSTA模型),计算了珠江河口及邻近海域表层沉积物的净输运趋势,并结合有关动力沉积背景讨论了其实际意义。结果表明:珠江口及邻近海域表层沉积物类型共有8种,其中以粘土质粉砂和粉砂分布最广泛。受径流、潮流、沿岸流、波浪和陆架环流等动力作用,表层沉积物颗粒呈现出研究区西南部及北部口门附近的泥沙较粗,中部和东部的泥沙较细。东部(即大鹏湾及大亚湾以南的陆架区域)和西南部的分选略好于珠江河口及近岸10 m以浅区域,珠江河口及近岸10 m以浅区域的分选又略好于研究区的中南部区域(万山群岛的东南面及担秆列岛以南的区域),但泥沙总体分选差。不同级配的泥沙分布和沉积特征不一致。珠江河口及邻近海域泥沙运移规律较复杂,珠江河口及近岸区域(10 m以浅)泥沙主要向南和西南运移;外海陆架区泥沙主要向东运移;大亚湾和红海湾以南至60 m以浅区域的泥沙呈现向南运移的趋势。黄茅海北面的泥沙向西南运移;大襟岛和荷包岛以南及两岛之间是高盐陆架水入侵通道,泥沙整体向北运移;黄茅海中部泥沙以垂直落淤为主,水平运移趋势不显著,只略微向西输运,故黄茅海河口湾中西部床面有淤浅的趋势。在(113.52E,21.76N)点附近存在一个巨大的泥沙辐聚中心,其东北、西北和南面泥沙均向该点运移辐聚;在万山岛至桂山岛周边区域泥沙呈现出逆时针方向的环流运移。     

珠江口磨刀门水道枯季咸潮上溯与盐度输运机理分析

以珠江河口磨刀门盐度和流速观测资料为基础,采用盐度输运分解的计算方法对磨刀门盐度输运特征进行分析,对比各分解项动力成因和对盐度输运贡献的大小,分析磨刀门水道盐度分布特征和输运特征,结果表明:(1)磨刀门水道盐度输运主要由径流为主要作用的欧拉输运、潮流剪切输运和由河口密度梯度产生的垂向环流输运为主,其中欧拉输运方向向海,潮流剪切和重力环流输运向陆,两种不同方向的盐度输运在大、小潮期相对强弱的变化,导致了咸潮上溯的增强或者减弱。小潮期间,垂向环流和潮流剪切输运大于欧拉输运,净输运方向向陆导致咸潮上溯;大潮期间,垂向环流输运显著减小,净输运方向向海导致咸潮后退。(2)洪湾水道盐度输运主要以欧拉输运为主,垂向环流输运很小,与磨刀门水道盐度输运具有显著的不同。     

珠江口蕉门南水道枯季时局部高盐度区形成与机理分析

采用ROMS模型研究了珠江口蕉门南水道枯季时的局部高盐度现象。表明这一现象在大潮期发育显著,而小潮期则不明显。从动力机制上解释了这一现象的成因,揭示其形成原因为大潮期的平流输运强,涨潮时的潮程远大于凫洲水道的长度,以及大潮期径流相对较小,有利于虎门的高盐度水体输运至蕉门水道。此外,大潮期由于洪奇沥与横门来的淡水在涨潮期向北输运而导致蕉门南水道口门处盐度较低。并进一步分析了这一现象的存在对蕉门南水道水体分层、河口环流及物质输运的意义。     

珠江河口水域溶解氧与硝酸盐、Chla及硝酸盐与磷酸盐的关系

海水中氮、磷等营养盐是浮游植物生存的物质基础,浮游植物的繁殖生长消耗水体中的营养盐,而浮游生物的消亡、有机质的分解使其获得再生。在这个生物地球化学循环过程中,水体中的氧也发生了变化,它与营养元素有非常密切的关系。     

东海陆架环流季节变化的模拟与分析

在改进POM模式基础上,建立1个中国东部海域斜压准预报模式,利用全球海洋模式结果并结合实测资料以及高精度卫星遥感SST资料,进行了东海陆架海域温盐及环流年循环的数值模拟,并系统分析了东海陆架环流系统及其季节变化、各暖流的路径等广为关注的问题。模式结果表明：黑潮主轴主体沿陆架坡折走向,中段黑潮流幅由南至北增宽,流速变大,流核所达深度变浅。浙闽沿岸流是一典型的季风环流,台湾暖流终年表现出东、北两分支结构,其分支表现出明显的季节性变化特征。在东海东北部陆架海域,冬季黑潮以其分支形式向北入侵,夏季则主要以大陆边缘流的形式向北进入陆架。论文对各暖流的水源也进行了相应的分析。     

珠江口及邻近海域潮汐环流数值模拟Ⅱ——河口水交换和物质输运分析

采用无结构网格三维有限体积海洋模式FVCOM所建立的珠江口及邻近海域的三维正压高分辨率数值模型,对珠江口水域的水交换和物质输运过程进行了研究。研究发现,只考虑潮汐作用时,珠江口内湾水交换能力很弱,海水滞留时间在90d以上;加入径流、风应力作用后内湾水交换能力变强,示踪物的滞留时间分布大体上在珠江口航道区以及河口西侧(靠近珠江口门处)较短,在河口东侧(远离珠江口门处)和西侧浅滩较长。在丰水期,西南风驱动下河口示踪物平均浓度最低,为0.34,滞留时间最短,自西向东由10d逐渐过渡为90d以上。对不同海域之间的水交换分析表明,珠江河口内4大口门以及伶仃洋海区、磨刀门海区水交换能力最强;深圳湾、大鹏湾、大亚湾与口门外陆架海域的水交换能力较弱。粒子追踪试验表明,珠江口内粒子在枯水期会进入黄茅海,在丰水期则可抵达大亚湾和大鹏湾。径流和风应力作用会不同程度加大珠江口海域不同口门处粒子位移,在枯水期粒子向西运动,洪奇门、磨刀门与鸡啼门处粒子位移最大,90d内可达285km;在丰水期粒子向东运动,横门处粒子位移最大,90d内可达190km,部分可至大亚湾和大鹏湾,且粒子运动呈螺旋状推进。     

珠江口洪季最大浑浊带的大小潮变化与机制分析*

基于ROMS三维模型, 模拟了珠江口洪季最大浑浊带的轴、侧向分布和大、小潮变化。模拟结果表明, 珠江口伶仃洋最大浑浊带的轴向位置在22.3°—22.45°N之间, 并随着潮流变化而周期性上下游迁移。控制最大浑浊带形成的主要因素是余流作用下的底层泥沙辐聚, 决定最大浑浊带位置的主要因素是水平对流输沙, 泥沙来源主要是上游浅滩沉积物的再悬浮。小潮期间堆积在浅滩的细颗粒沉积物在大潮期间被悬浮, 搬运到下游的滞流点位置, 在中滩南部和西滩外缘落淤。“潮泵”作用在大潮期间将泥沙向下游输运, 在小潮期间向上游输运; 垂向剪切作用则有利于悬浮泥沙的陆向输运; 二者共同作用产生泥沙辐聚, 形成最大浑浊带。大、小潮期间余流结构差异不大, 主要由密度差和潮汐混合不对称共同导致, 其中前者贡献更大。     

太平洋CC区沉积物陆源物质时空分布与大气环流的关系

在玉平洋ＣＣ区沉积物陆源组分定量分离基础之上,研究陆源物质时空分布规律与大气环流的关系。     

拉格朗日拟序结构分析渤海湾岸线变化对物质输运的影响

科学评估围填海对海洋中物质输运的影响,对海洋环境保护和管理具有重要的意义。本文采用非结构网格有限体积海洋模型 （FVCOM） 模拟渤海湾 2004 年和 2018 年岸线变化前后水动力场,通过拉格朗日拟序结构的方法,评估岸线变化 对物质输运的影响。结果表明：岸线变化后,物质自近岸向湾内的扩散加强,且物质的输运通道和聚集区发生改变。曹妃甸附近原有清晰输运和聚集区域消失,物质向湾内输运;黄骅港阻碍了西部水体沿岸的南下路径,并在防沙堤顶部形成新的聚集区;渤海湾东南区域的物质输运通道向东延伸,输运能力加强,且聚集面积减小。     

枯季珠江河口悬浮泥沙絮凝沉降特征的观测与分析

2000年1月,利用L ISST-ST现场激光粒度沉速仪,对珠江河口悬浮泥沙的现场粒级与沉速特征进行观测和分析,结果表明:珠江河口悬浮泥沙絮凝沉降特征具有复杂的时空变化,悬浮泥沙颗粒现场中值粒径为10~96μm,各粒级颗粒的现场中值沉速为0.001~0.02 cm/s,并可用关系式iω=k.din(0.29相似文献   

珠江口及邻近海域实时水位监控的可行性分析

采用基于POM模式与blending同化法构建了珠江口及邻近海域的13个主要分潮的精密潮汐模型,空间分辨率为1'×1'。精度评估表明,模型的总体综合预报误差小于9. 3cm。在广州海事测绘中心管辖的长期验潮站控制下,以余水位传递的方式,珠江口海域的实时水位计算精度能满足水位改正的相关指标要求。对于大鹏湾海域,余水位的空间一致性较强,后续若建立长期站,则也能实现水位改正精度指标下的实时水位监控。     

长江口南港环流及悬移物质输运的计算分析

本文在前人的基础上导出了河口区相对观测层次的物质断面传输公式.该公式与他人的公式比较,增加了反映环流及振荡切变的各种相互关系的有关项.通过实例计算证明,这些项中的某些项至少对于长江那样的河口区是重要的.本文还根据计算结果,分析了该区的环境系统和影响物质传输的主要因素,进而对该区物质传输的态势及动力机制得到了一些认识.     

山东半岛北岸跨锋面物质输运对辽东半岛东岸沉积有机质含量及来源的影响

深入理解气候变化影响下海洋动力过程变化及其多重环境效应,是了解海岸海洋系统未来演化趋势的重要途径。因此,本文在辽东半岛东岸泥质区取柱状样一根,通过沉积物粒度、TOC/TN含量、δ13C以及δ15N等指标,分析气候变化下山东半岛北岸跨锋面物质输运强度变化,及其对辽东半岛东岸泥质区沉积有机质含量和来源的影响。结果表明,高海面时期以来,山东半岛北岸跨锋面物质输运可分为两个变化阶段：6.5～2.9 cal ka BP,其强度随冬季风和黄海暖流的不断减弱而减弱;2.9 cal ka BP至今,由于冬季风较弱而黄海暖流总体强盛,其强度随黄海暖流的波动而呈现4段式的复杂变化。此外,辽东半岛东岸泥质区陆源和海源有机质含量与其强度呈正相关,相应于跨锋面物质输运强度的变化,6.5～2.9 cal ka BP期间,陆源和海源有机质含量持续减少,而2.9 cal ka BP至今则呈现复杂的4段式变化。总体上看,自6.5 cal ka BP以来,陆源有机质贡献率不断下降而海源有机质贡献率逐渐上升。     

连云港近岸海域物理自净能力研究及水质预测——Ⅲ.西大堤建成后对物质输运的影响

在连云港近岸海域计算潮流场基础上建立拉格朗日余流模型,并对连云港市两大堤建成前后的拉格朗日余流变化进行了分析,且选择有代表性的排污口进行了数值跟踪。