蓬莱近岸海域夏季悬浮泥沙输运及控制因素

基于2019年6月在蓬莱近岸海域实地观测获取的样品和数据,研究了海流、温度、盐度和悬浮泥沙的时空分布特征,利用小波分析、单宽通量机制分解和Richardson数等方法,探讨了悬浮泥沙的输运机制和控制因素。研究区悬浮泥沙在平面上呈以登州浅滩为中心向周围海域逐渐降低的分布特征,垂向上呈由表层至底层逐渐升高的趋势。悬浮泥沙浓度变化与潮流变化具有较好的正相关关系,但在时间上滞后1～2 h。研究区单宽净输沙率为7.84～43.12 g/(s·m)。平流输运在研究区悬浮泥沙输运过程中占主导地位,垂向净环流输运次之。潮流是研究区悬浮泥沙输运的主要动力,悬浮泥沙净输运方向与余流方向一致,登州水道南部悬浮泥沙由西向东输运,水道中部悬浮泥沙由东向西输运,南长山岛两侧悬浮泥沙呈向水道输运的趋势。研究区海域部分水体层化现象明显,水体混合受到抑制,悬浮泥沙的分布和输运受到潮流、水体混合和地形地貌共同控制。     

福宁湾海域夏季大潮期悬浮泥沙输运特征及控制因素

根据福宁湾夏季水文泥沙实测资料,分析了研究区悬浮泥沙浓度变化特征,研究了悬浮泥沙的输运机制,探讨了悬浮泥沙输运的控制因素。结果表明,平面上,悬浮泥沙浓度从湾内到湾外呈现递减的分布趋势;垂向上,各站位平均含沙量由底层向表层逐层递减。悬浮泥沙在湾内表现为向陆方向输运, 在湾口和湾外整体则向西南方向输运,平流输运在悬沙输运中占主导地位。正常天气下,研究区夏季的悬沙净输运方向与余流方向基本一致;西南强风天气下,研究区悬浮泥沙的浓度增大,其输运方向受风向控制指向东北向。闽浙沿岸流（夏季）活动较弱,对研究区悬浮泥沙的输运基本没有影响。     

南黄海悬浮体浓度的平面分布特征及其输运规律

重点分析和探讨了南黄海悬浮体浓度的平面分布及其水平输运,结果显示悬浮体浓度具有显著的空间区域化分布特征,其与该海域环流场的布局和季节转换存在良好的对应关系,南黄海环流是该海域悬浮体运移的主要动力和控制因素;江苏近岸海域在一年四季均为悬浮体浓度的最高值区,其悬浮体主要来源于潮流和海浪所引起的沉积物再悬浮以及苏北沿岸水的携带和输送,而且夏季悬浮体在该海域的累积还可为冬半年在黄海西部沿岸流作用下将其输运至东南海域提供很好的物源保证;长江口东北部海域在春、夏、秋三季出现东北向扩展的高值区,体现了长江冲淡水的影响;石岛外海在冬、春、秋三季也存在悬浮体浓度高值区,并具有向南黄海中部泥质区扩展的态势,这是鲁北沿岸流将现代黄河物质输运至此的结果。发现调查海域中部表底层在春秋季均存在云团状高值区,而且该海域悬浮体浓度自春季至秋季出现"双峰现象",这与春秋季水华期间浮游植物繁殖所产生的有机碎屑有关,并使作为悬浮体组成的海洋浮游生物有机质向沉积物转移,据此进一步指出这一物源可能对南黄海冷涡泥质区的形成、发育也具有一定的作用,该观点深化了对南黄海中部冷涡泥质区受上层生物活动影响以及泥质区物源的认识。     

南黄海海水中悬浮体分布的水动力因素统计分析

以１９８３年１１月和１９８４年７月的南黄海中美沉积动力学联合调查的悬浮体原始资料为基础，同时结合南黄海水文气象资料，对该海域进行了悬浮体沉积动力学分区。通过对悬浮体含量与水文象因素的统计分析。得知潮流因子是决定南黄海海水中悬浮体平面分布的主要相关因子，但冬季风暴对悬浮体含量的普遍提高具有决定性的影响，且风因子在冬季对悬浮体含量的提高在整个研究区内的表现并不均匀，它同其他优动因子一起，在一定程度上破     

南黄海营养盐的平面分布及横向输运

黄海对我国是颇为重要的陆架海区,也是世界上最典型的半封闭性陆架浅海之一。它和所有陆架海区一样,是人类活动、经济开发最为集中的地带,也是陆地、海洋、大气各种过程相互作用较为激烈的地带。     

悬浮体粒度特征所反映的南黄海辐射沙脊群泥沙扩散趋势

基于大量的悬浮体现场粒度和浓度数据,借助细颗粒悬浮体作为示踪物,分析了潮流作用下南黄海辐射沙脊群海底沉积物的再悬浮和扩散特征,并探讨了沙辐射沙脊群以北泥质区的形成机制。研究结果表明：（1）在辐射沙脊群以北,近岸悬沙在离岸方向上的扩散受到限制,向南又被辐射沙脊群中心浅滩所阻挡,只能在辐射沙脊群与废黄河口之间形成沿岸分布的高浓度浑水团。（2）辐射沙脊群以北的往复潮流对海底沉积物有分选作用,倾向于把海底沉积物中的粗颗粒分选搬运至沙脊群,把细颗粒沉积物向北输送,从而在沙脊群以北形成泥质区。（3）在正常海况下,沙脊表层沉积物再悬浮作用十分微弱,沙脊上覆水体中的悬沙主要来自于临近沟槽海底沉积物的水平扩散。     

龙口近岸海域潮流作用下悬浮泥沙时空分布特征及输运机制

根据2015年1月与2017年5月两期大潮期27小时海流连续同步观测及悬浮泥沙资料,利用Morlet 小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,结合潮流场特征,分析了龙口湾海域悬浮泥沙的时空分布特征,研究了潮流作用下的悬沙输运机制。结果表明,平面上,悬沙浓度在龙口湾内较低,湾口、湾外海域的的悬沙浓度相对较高;垂向上,研究区整体表现为悬沙浓度由底层向表层递减。潮周期尺度上,悬浮泥沙浓度峰值较流速峰值存在0.5～2 h的时间滞后;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12～16 h尺度为主要周期。季节尺度上,1月悬沙浓度远远大于5月。研究区内单宽输沙通量为1.21～239.77 g·s−1·m−1,整体上悬沙通量呈现出湾口最高、湾外开阔海域其次、湾内最低的分布格局。平流输运项（T1+T2）在悬沙输移中占绝对优势,潮致余流在悬沙输运起主要作用。季节上,1月份单宽输沙通量远远高于5月份,整体呈现出夏季落淤储沙而冬季再悬浮输沙的季节性输运特征。湾外海域悬浮泥沙大致向SW、S向输运,屺坶岛以北海域沿W、SW向屺坶岛头输运,进入湾内后,悬浮泥沙的输运沿人工岛北侧和西侧分为两支。研究区内,在海流、地形等的综合作用下,整体表现为由渤海向莱州湾的净输沙趋势。     

夏季南黄海悬浮体粒度分布及其影响因素

南黄海是东亚海区陆源物质向西太平洋扩散的重要通道,阐明该海区悬浮体粒度特征及其分布规律对于深入揭示中国东部陆架海区源汇沉积体系形成机制具有重要意义。利用2012年夏季在南黄海调查获取的水文环境资料和悬浮体现场粒度（LISST）观测数据,分析悬浮体粒度分布特征及其影响因素,探讨其在南黄海中部泥质区成因机制中的作用。结果表明：夏季,南黄海悬浮颗粒中≤128 μm的细颗粒主要是由无机矿物颗粒组成,而＞128 μm的粗颗粒则由有机颗粒主导。无机颗粒主要分布在混合作用较强的近岸浅水区以及远岸的近底水层,有机颗粒在水体层化较强海域的密度跃层处占据主导地位。再悬浮的海底表层沉积物是海水中无机颗粒的主要来源,潮混合过程是引起再悬浮作用的主要动力因素。潮混合锋阻挡了近岸高浓度无机悬浮颗粒物沿近底层向远岸扩散,但跨锋面的表层离岸流可以将近岸区的部分无机细颗粒物输运至南黄海中部。密度跃层阻碍了冷水团内营养盐进一步向海表扩散,导致浮游植物在密度跃层处富集;大量浮游生物及其分泌物与细小的无机颗粒相结合形成絮集体是海水中＞128 μm粗颗粒的主要来源。絮集体的形成促进了表层无机细颗粒向海底沉降,促进了泥质区的形成。     

南黄海夏季海水中悬浮体的研究

南黄海夏季表层海水中悬浮体的高值区出现在苏北近岸一带,测得的最高值为7.57mg/L,其次是长江口和调查区的北部.低值区大面积分布在调查区的中部和山东半岛以南,悬浮体含量小于0.5mg/L.远岸的悬浮体垂向分布中有一个极为明显的分层性.在长江口外的悬浮体分布中可看到台湾暖流的影响,它的存在限制了长江入海物质的向东扩散.尽管7月是黄河和长江的丰水期,大量物质被携带入海,但还未能构成悬浮体的主要来源.其主要来源是沉积物的再悬浮,其次才是河流携入的物质,海水中的生物组分居三.现代河流入海物质的影响范围主要是调查区南北两端.在深水区,温度、盐度跃层的形成限制了底层悬浮体向上扩散.海水中物质的运移主要在海水底层进行,以悬浮-沉积-再悬浮-再沉积的方式进行着物质的运移和交换.     

烟台西部近岸海域冬季悬浮泥沙浓度时空变化及其输运特征

基于2017年12月在烟台港近岸海域6个站位大、小潮期的海流和悬沙同步观测资料,分析了悬浮泥沙浓度的时空变化规律,利用悬浮泥沙通量机制分解方法计算了研究区的悬浮泥沙输运通量,并初步讨论了潮流作用下悬浮泥沙的输运机制。结果表明,研究区各站位悬浮泥沙含量大潮期大于小潮期;大潮期各站位悬浮泥沙浓度多出现2~4个峰值,小潮期各站位悬浮泥沙浓度变化较为复杂,其规律性较弱;悬浮泥沙变化一般滞后于流速变化1~2 h。从平面分布上来看,研究区大潮期各站位悬浮泥沙浓度差异较大,小潮期差异较小;垂向上,大小潮期各层位悬浮泥沙含量变化不大,层化现象较弱。研究区水体的平流输运项主导着这一区域的悬浮泥沙输运,垂向净环流项起辅助作用,其他输沙项的贡献很小,研究区悬浮泥沙净输运方向与余流方向大致一致。大潮期垂向净环流项对悬浮泥沙输运的贡献略大于小潮期,小潮期平流输运项对悬浮泥沙输运的贡献略大于大潮期,大小潮变化对研究区泥沙输运影响显著。     

悬浮体粒度特征反映的南黄海辐射沙脊群泥沙扩散趋势

基于大量的悬浮体现场粒度和浓度数据,借助细颗粒悬浮体作为示踪物,分析了潮流作用下南黄海辐射沙脊群海底沉积物的再悬浮和扩散特征,并探讨了辐射沙脊群以北泥质区的形成机制。研究结果表明:(1)在辐射沙脊群以北,近岸悬沙在离岸方向上的扩散受到限制,向南又被辐射沙脊群中心浅滩所阻挡,只能在辐射沙脊群与废黄河口之间形成沿岸分布的高浓度浑水团。(2)辐射沙脊群以北的往复潮流对海底沉积物有分选作用,倾向于把海底沉积物中的粗颗粒分选搬运至沙脊群,把细颗粒沉积物向北输送,从而在沙脊群以北形成泥质区。(3)在正常海况下,沙脊表层沉积物再悬浮作用十分微弱,沙脊上覆水体中的悬沙主要来自于临近沟槽海底沉积物的水平扩散。     

福宁湾海域冬季大潮期悬浮泥沙输运特征

基于2014年12月在福宁湾附近海域8个站位的同步水文泥沙观测资料,分析了冬季大潮期悬浮泥沙分布以及输运通量的变化规律,并结合理查森数、水体混合所需的势能、潮动力引起的水体势能变化率的计算结果,初步探讨了水体的垂向混合对于悬浮泥沙垂向分布的影响,研究了悬浮泥沙的输运机制。结果表明,从湾内到湾外,温度、盐度总体上呈现递增的趋势;平面上各站位悬浮泥沙浓度由湾内向湾外递减;潮周期内悬浮泥沙浓度变化存在不对称性,总体来说,湾内及湾口处（1#站除外）涨潮阶段悬浮泥沙浓度高,湾外（4#站除外）落潮阶段悬浮泥沙浓度较高。从湾内向湾外,随着水深的增加潮周期内水体的垂向混合逐渐减弱,悬沙浓度的垂向差异逐渐增大。悬浮泥沙输运在湾内及湾口整体表现为向陆输运,在湾外为向海输运。在湾内及湾口处,各分层悬浮泥沙的输运方向大多向陆,且量值较高,而湾外的悬浮泥沙输运方向在垂向上存在差异。由于潮流不对称以及悬浮泥沙的滞后效应引起的潮泵项输运对总的悬浮泥沙通量起主要贡献。     

闽江河口洪季悬浮泥沙特征及输运过程

根据2007年闽江河口两个站位洪季大潮的同步观测资料,分析了闽江河口潮周期内悬浮泥沙的分布特征、底质再悬浮特征以及悬浮泥沙的输运过程和机制.研究表明:闽江河口悬浮泥沙粒级组成上以粉砂为主,分选较差,粒级偏向粗颗粒一侧,单峰分布;梅花水道悬浮泥沙浓度波动较大,再悬浮作用明显;第一个潮周期内涨潮流在输运过程中的作用更为明显,平均流、斯托克斯漂移效应、潮汐捕集作用和垂向潮振荡引起的剪切扩散是引起闽江河口悬浮泥沙输运的重要因素.     

南黄海海水中悬浮体跃层及底部浑水层

南黄海海水中悬浮体含量垂向分布中常见有跃层现象,它们是在海浪和潮流综合作用下,由海底表层沉积物的再悬浮产生的。南黄海冷水团促进了浑水层和悬浮体跃层的发育。 浑水层能够改变光、声波在海水中传播的性质,增大海水的浮力,增强对海底的侵蚀力。     

南黄海海水中悬浮体垂向分布类型及跃层

海水中悬浮体的垂向分布并非上下均匀,而是具有明显的层化现象,这种情况与海水中的温度、盐度、密度等物理性质的层化现象一样,不是偶然的,而是常年存在的,同时,悬浮体含量的层化分布对于海水的某些物理性质有较大影响。 1958年中国科学海洋研究所在南黄海南部海水中悬浮体的调査中已发现了悬浮体含量分布的层化现象。1981年, Kanau Matsuike等(1983)在东海区悬浮体的调查中发现了长江口外浅滩区海水中光束衰减的层化现象。Gorsline和Swift (1977)在关于大陆架沉积动力学的论述中指出,海水密度的层化现象总是伴随着悬浮体浓度的层化现象。1983-1984年中美南黄海沉积动力学联合调查中,作者(秦蕴珊等,1986)也发现了该区内海水中悬浮体含量的层化分布现象,并且提出了“悬浮体跃层”的概念。同期,赵保仁等(1986)在研究秋末南黄海海水透光度及其与环流的关系时指出,水体中透光度存在着一个“跃变层”。实际上,影响海水透光度衰减的主要因素是悬浮体浓度,因而,上述透光度之“跃变层”乃是悬浮体跃层在光学方面的表现。上述报道结果说明,悬浮体垂向分布的层化现象及悬浮体跃层的存在已经引起了有关学者的注意。但是,其性质、季节变化及成因等问题却很少有人研究,它们对海水许多重要物理性质的影响也鲜为人知,因而这些问题的解决在理论和实践方面均具有重要意义。 在总结了历年调查资料基础上,作者于1988年4月又在南黄海进行了补充调査,共设55个站位(图1),对本区悬浮体分布中的层化现象、跃层问题及季节变化等进行了系统分析,并且对其成因及其物理意义进行了初步探讨。关于悬浮体的平面分布问题作者已有专文讨论,兹不赘述。     

夏季潮流作用下龙口湾海域悬浮泥沙时空变化特征及其输运机制

根据龙口湾海域海流、悬浮泥沙等实测资料,利用Morlet小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,分析了研究区悬浮泥沙浓度时空分布特征和变化规律,并探讨了悬浮泥沙的输运机制。研究结果表明,平面分布上,研究区的悬浮泥沙分布呈现人工岛外悬沙浓度大于岛内水道海域的分布特征;垂向上,各站位平均含沙量由底层向表层逐层递减,特征明显。悬浮泥沙浓度在潮周期的变化较为复杂,各站位悬浮泥沙浓度在单日内一般出现2~4次峰值;悬浮泥沙浓度峰值往往滞后于流速峰值0.5~2 h;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12~16 h尺度为主要周期。研究区单宽输沙通量主要介于2.64~24.68 gs-1m-1;整体上呈现人工岛外海域悬沙通量高于人工岛内的平面分布格局。悬浮泥沙输运方向与潮致余流方向基本一致;受余流、地形、悬沙浓度等影响,各个输沙分项对输沙率的贡献相差较大,平流输运在悬沙输移中占绝对优势,其次为垂向净环流输沙。     

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。     

莱州湾西南部海域悬浮泥沙浓度变化规律及输运机制

根据2015年6月莱州湾西南部海域5个站位大小潮25 h海流连续同步观测及悬浮泥沙取样资料,分析了研究区悬浮泥沙浓度的时空变化规律;结合通量机制分解法,研究了悬浮泥沙输运机制,并探讨了悬浮泥沙浓度变化的影响因素。结果表明,莱州湾西南部海域悬浮泥沙浓度整体具有由北向南逐渐减小、由表层向底层逐渐增加的趋势;底层悬浮泥沙浓度在涨、落急时段出现峰值;潮周期内悬浮泥沙输运表现出不对称性,并且平流输运在悬浮泥沙输运中起到主导作用;水动力是影响悬浮泥沙浓度变化的主要因素,悬浮泥沙浓度与流速变化基本呈正相关关系,但浓度峰大多滞后流速峰1~2 h。     

南黄海灾害地质因素及分区

尝试性地将南黄海灾害地质因素分为4大类。同时参考地貌沉积界线和其他因素将南黄海分成4个灾害地质区：即海岸带、苏北浅滩、海州湾和南黄海东部灾害地质区，并时各灾害地质区进行了定性评价，苏北浅滩灾害地质区是研究区内灾害地质环境最不稳定的区域。     

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。