渤海弱层化期湍流混合观测特征分析

利用2017年9月在渤海共享航次中取得的湍流混合直接观测数据,本文研究了渤海海域湍流混合的空间分布特征及有关的影响因素。9月观测海区水体垂向层结较弱,莱州湾受黄河冲淡水影响出现高温低盐结构,位于渤海中央浅滩南北两侧洼地的双中心冷水结构依旧存在。湍流观测结果表明湍动能耗散率在10^-9～10^-5W/kg之间变化,统计上满足对数正态分布。耗散率强值区出现在辽东湾及渤海湾湾口近岸处,相应的垂向湍扩散系数约为10^-6～10^-2m²/s。垂向上,水体表、底层混合较强,进一步研究发现弱层化水体的平均湍动能耗散率〈ε〉与风速和正压潮流速的大小存在正相关关系。另一方面,耗散率ε与浮性频率N近似满足ε=2.0×10^-8+3.0×10^-7(N²/N₀²)^-5的拟合函数关系,反映了层化对水体垂向混合的抑制作用。     

南极普里兹湾海域湍流扩散系数估计

基于Thorpe尺度方法,利用CTD数据,计算了南极普里兹湾海域的Thorpe尺度和湍流扩散系数,分析了观测区域(64°～69°S,66°～80°E)湍流翻转现象的强弱及分布。结果表明,在海底和地形粗糙区存在较大的Thorpe尺度(较强湍流翻转)和湍流扩散系数,湍流扩散系数最大值能达到10^-2m²/s量级,比平坦开阔海洋高2～3个数量级,部分观测站位的湍流扩散系数和湍动能耗散率表现出大-小-大的垂向分布结构,总水深较深的区域尤为明显;深水区域的浮力频率在海表面到500 m层比较大,浅水区域该现象不明显;湍动能耗散率在(67.25°S,73°E)周围和经度为78°E的各站位都表现相对较大,能达到10^-6 w/kg量级,个别站位甚至能达到10^-5 w/kg量级。     

黄海西部海洋湍流的季节变化特征分析

在2006—2007年开展的"中国近海海洋综合调查与评价"项目中,作者利用自由下降湍流剖面仪MSS60在南黄海海区分别进行了夏、冬、秋季三个航次的微尺度湍流观测,并计算分析了该海区的湍动能耗散系数ε,湍扩散系数κ等。通过与温度、流速分布图对比,结果表明三个季节的湍流混合趋势大体一致。在沿岸浅水区,混合作用比较强烈。而深水区湍流混合的垂直分布明显地表现出三层结构,混合较强的上混合层和底混合层,及相对较弱的中层。风混合和潮混合是黄海湍流混合的主要形式。风的影响主要表现在海洋上层,潮流的影响则表现于底层。     

波浪破碎下湍流混合的实验研究

波浪破碎过程产生的湍流动量和能量垂向输运对于加快海洋上混合层中垂向混合具有显著效果.采用二维实验室水槽中对波浪破碎过程进行模拟.对采集的波浪振幅时间序列采用希尔伯特变换定位破碎波位置,波浪的破碎率随有效波高的增加而增大,波浪谱分析得到的波浪基本周期与有效周期结果相似.实验中采用粒子图像测速技术(particle ima...     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究III 温度结构

数值模拟结果表明: 冬季长江口及其邻近海区温度分布为近岸低, 外海高; 近岸和海底地形变化缓慢区温度呈垂直均匀分布, 海底地形变化显著的陡坡区生成温度锋; 外海深水区的中上层温度低且呈垂直均匀分布, 底层温度高并形成弱的分层。春季, 近岸温度高、外海低; 近岸温度大致呈垂直均匀分布, 外海出现明显分层; 长江口以北温度表层低、底层高; 长江口及其以南表层和底层温度低, 而中层高; 陡坡区至外海生成温度锋, 随着温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 而锋面以下温度却大致呈水平均匀分布。夏季, 海区的温度分布和春季一样, 为近岸高、外海低; 长江口及其以南近岸浅水区温度呈垂直均匀分布; 长江口以北和长江口及其以南的外海温度自表层至底层由高变低且大致呈水平均匀分布, 并在表层至次表层生成强温跃层, 跃层强度随水深增加迅速减弱, 深底层温度几乎呈均匀分布且保持低温特征。秋季, 海区的温度分布与冬季相同, 也为近岸低, 外海高; 在长江口以北, 近岸温度为表层高, 底层低; 外海底层温度低且大致呈水平均匀分布, 而底层以上温度高且大致呈垂直均匀分布; 长江口及其以南, 近岸温度呈垂直均匀分布, 陡坡至外海的表层至底层生成弱的温度锋,随温度锋自陡坡至外海的下移, 锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 长江口以南陡坡区的底层温度几乎呈均匀分布。     

长江口湍流剖面的观测与分析

小尺度湍流过程对河口物质输运与能量交换至关重要。受传统观测方法的限制, 河口浅水区域的剖面观测资料至今较为匮乏, 进而限制了湍流过程的研究。为此, 采用新型5波束声学多普勒流速剖面仪(Nortek Signature 1 000 kHz AD2CP)在长江口开展湍流剖面观测, 获取高频、低噪的高质量湍流剖面数据, 并与声学多普勒点式流速仪(acoustic doppler velocimeters, ADV)同步观测的数据进行对比。结果表明, 通过AD2CP与ADV获得的近底部边界层摩阻流速u_*、拖曳系数C_d、雷诺应力S_R等特征参数基本一致, 底摩擦与波浪能量为河口区域湍动能的主要输入源。湍流垂向结构存在显著的非局地平衡, 即温盐等斜压作用引起的浮力通量、对流项以及强波浪作用影响的脉动压力做功、黏性输运等因素可能为长江口湍流非局地平衡的主因。     

潮汐应变对长江口北槽枯季湍流混合与层化的影响

利用TELEMAC-3D开展了长江口北槽2010年枯季条件下湍流混合与层化的有限元数学模拟研究。该模型在外海开边界设置了8个主要分潮,并在自由表面考虑了定常风的影响,利用北槽水域3个潮位站(横沙、北槽中、牛皮礁)和2个水文观测站(北槽中段CSW、北槽下段CS8)2010年枯季的潮位、流速及盐度观测资料对模型进行验证并获得了良好的精度,从而得到北槽水域纵向、平面流场和盐度场。模拟得到的流速、盐度被用来计算势能差异(φ)、势能差异变化率(φ/t)、Simpson数(Si)和梯度Richardson数(Ri)。结果显示:1)北槽水域大潮平均和小潮平均的势能差异的变化范围分别约为0~30 J/m3和0~90 J/m3,且较大的势能差异基本位于主航槽,这些表明北槽水体小潮的层化大约是大潮的3倍,主航槽的层化强于坝田区,而北槽中段往往具有更强的层化。2)落急时刻,就北槽下段而言,潮汐应变、潮汐与风共同搅动引起的势能差异变化率的范围分别约为-20×10-4~100×10-4W/m3、0~100×10-4W/m3,这些表明,从大潮至小潮,潮汐应变总体增强而潮汐与风共同搅动总体减弱。空间上,主航槽丁坝附近的潮汐应变明显强于坝田区,潮汐与风共同搅动的强度在坝田区内、外也存在差异,导堤和丁坝的影响明显。3)对于北槽下段CS8站,大潮至中潮的Si数在0.15~0.4之间(介于下临界值0.088和上临界值0.84之间),表明潮汐与风共同搅动占优,属于应变致周期性层化(SIPS)。小潮的Si数在0.9~1.5之间(高于上临界值0.84),表明潮汐应变显著增强并占优,属于持续性层化。4)北槽下段CS8站梯度Ri数的量级范围在混合较好的表层和底层约10-3~10-2,在层化较好的中间水层约100~101。该站湍动能耗散率的量级范围大潮为10-3~10-9W/kg,小潮为10-5~10-10W/kg,具有明显的M4周期性特征和涨、落潮不对称分布,且表层和底层分别由于风应力和底摩擦作用而具有较强的耗散,中间水层稳定层化区的耗散则显著减小,潮汐应变是造成湍动能耗散率在涨、落潮周期内不对称分布的重要因素。     

长江口外及其邻近海域含沙量时空变化特征分析

根据2005年7月和11月在长江口外进行的大范围水文、泥沙调查资料,分析了长江口外及其邻近海域含沙量的时空变化特征。结果表明:研究区域内含沙量近岸高,外海低;不论夏、秋季与大、小潮,杭州湾含沙量最高,其次是长江口外,临近123°E站含沙量比杭州湾、长江口处含沙量低1~2个数量级;所测量区域内含沙量呈现出显著和复杂的潮周期、大小潮和夏秋季变化特征。对长江口外及邻近海域含沙量时空变化特征的原因进行了初步分析。     

2012年夏季海南岛东岸上升流区的混合观测

The turbulent mixing in the upwelling region east of Hainan Island in the South China Sea is analyzed based on in situ microstructure observations made in July 2012. During the observation, strong upwelling appears in the coastal waters, which are 3℃ cooler than the offshore waters and have a salinity 1.0 greater than that of the offshore waters. The magnitude of the dissipation rate of turbulent kinetic energy ε in the upwelling region is O(10–9 W/kg), which is comparable to the general oceanic dissipation. The inferred eddy diffusivity K_ρ is O(10–6 m~2/s), which is one order of magnitude lower than that in the open ocean. The values are elevated to K_ρ≈O(10–4 m~2/s) near the boundaries. Weak mixing in the upwelling region is consistent with weak instability as a result of moderate shears versus strong stratifications by the joint influence of surface heating and upwelling of cold water.The validity of two fine-scale structure mixing parameterization models are tested by comparison with the observed dissipation rates. The results indicate that the model developed by Mac Kinnon and Gregg in 2003 provides relatively better estimates with magnitudes close to the observations. Mixing parameterization models need to be further improved in the coastal upwelling region.     

2019 年夏季长江口及邻近海域锋面控制下叶绿素a分布特征及其环境影响因素分析

长江口外潮汐混合和低盐度羽流形成的泥沙锋和羽状锋对浮游植物与环境因子的空间分布具有重要控制作用。本研究依据 2019 年夏季长江口及邻近海域典型断面叶绿素 a （Chl-a） 浓度和环境因子的调查结果,以锋面为边界,探讨了不同区域 Chl-a 浓度与环境因子的分布特征及相互关系,以期深入了解锋面的生态效应。结果表明,在泥沙锋以内的近岸区域,水体垂直混合均匀;受长江径流输入和泥沙锋“屏障”作用影响,总悬浮物 （TSM） 和营养盐浓度最高,其中TSM为 220.0± 275.3 mg/L,溶解无机氮 （DIN）、溶解无机磷 （DIP） 和溶解硅酸盐 （DSi） 分别可以达到 94.7±21.2 umol/L、 0.85±0.33umol/L 和 95.3±22.6 umol/L;高浓度 TSM 引起显著的光限制效应,导致 Chl-a 浓度较低 （1.7 ±0.5 ug/L）。在羽状锋以外的区域,出现垂直层化现象;表层海水的 TSM 和营养盐显著降低,其中 TSM 为 5.1 mg/L,DIN、DIP 和 DSi 分别为1.0 umol/L、0.03 umol/L 和 2.4 umol/L;Chl-a浓度受到营养盐供应不足的影响,浓度仅为 0.2ug/L。高浓度的 Chl-a （7.5±4.1±g/L） 主要出现在泥沙锋和羽状锋之间的过渡区域,该区域营养盐得到长江径流与上升流的补充;同时,由于大量 TSM在泥沙锋快速沉降,缓解了水体的光限制效应,有利于浮游植物的生长和积累。研究结果验证了泥沙锋和羽状锋对 TSM 与营养盐的重要控制作用,这对于理解长江口及邻近海域藻类灾害高发区的成因具有科学参考价值。     

夏季长江口及邻近海域水母类生态特征研究

利用2003年6月和2006年6月在长江口及邻近海域进行的两次大面调查所采集的浮游动物网采样品,对长江口及邻近海域水母类的种类组成、优势种、数量分布及生态类群等进行了探讨。结果表明:研究水域共记录水母类77种,其中水螅水母60种,管水母12种,钵水母1种,栉水母4种。优势种有:五角水母(Muggiaea atlantica),双生水母(Diphyes chamissonis),拟细浅室水母(Lensia subti-loides),四叶小舌水母(Liriope tetraphylla),两手筐水母(Solmundella bitentachlata),嵊山秀氏水母(Sugiura chengshanense)和瓜水母(Bere cucumis)等。其中水螅水母类的优势种存在较大的年际变化,2003年为嵊山秀氏水母,2006年为四叶小舌水母和两手筐水母。研究水域内水母类平面分布不均匀,2003年平均丰度为13.3个/m3,除在长江口外存在一个由河口低盐种贝氏拟线水母(Nemopsis bachei)大量聚集形成的高值区外,在舟山群岛南部还存在一个密集中心;2006年水母类丰度略有上升,平均丰度为16.0个/m3,与2003年相比,其密集中心向东北部偏移。2006年6月研究海域温、盐较2003年同期均大幅升高是造成两航次优势种类更替及水母类分布变化的主要原因。     

长江口及其邻近海域水螅水母纲新种和新记录记述

长江口及其邻近海域水螅水母纲有49种,隶属于26科,34属,其中有2个新种:瓣高手水母(Bougainvillia lamellata n.sp.)、单管玛拉水母(Malagazzia monocanalis n.sp.)和2种我国新记录:橙黄高手水母(Bougainvillia aurantiaca Bouillon,1980)、玫瑰太阳水母[Solmaris rhodolma(Brandt,1838)],此外,我国记载的束状高手水母[Bougainvillia ramosa(van Beneden,1844)]订正为鳞茎高手水母(B.muscus(Allman,1863)).     

On new species and records of Hydroidomedusae from the Changjiang River Estuary and its adjacent waters

1 IntroductionSamples of medusae collected from 37 stationsof the Changjiang River Estuary ( 28°0. 00′~32°19.60′N,121°6.52′~124°0.00′E) during14 ~16 June 2003,Altogether,164 qualitative andquantitative samples of the plankton are analyzed,and 49 s     

Spatiotemporal changes of biogenic elements in the Changjiang River Estuary and adjacent waters in summer over the last decade

The long-term spatiotemporal changes of surface biogenic elements in the Changjiang River Estuary and adjacent waters during the summer of 2008-2016 were analyzed in this study.The concentrations of dissolved inorganic nitrogen(DIN),soluble reactive phosphate(PO₄^3-) and silicate(SiO₃^2-) were generally stable,with a slight decrease of DIN and PO₄^3-,and a slight increase of SiO₃^2-,which mainly occurred in the e...     

Macrobenthic community structure in the Changjiang Estuary and its adjacent waters in summer

On the basis of data collected in the summer of 2006 from 27 sampling stations in the Changjiang Estuary and its adjacent waters, the ecological characteristics of macrobenthos and the relationship between the macrobenthos and the environmental factors were studied using hierarchical cluster and non-metric multidimensional scaling (MDS).The biomass, abundance, Shannon-Wiener's and Margalef's indices of the macrobenthos were presented. The results showed that a total of 253 macrobenthic species were found in the research region, and most of them belong to mollusks and polychaetes. The dominant species were Cossurella dimorpha, Eocylichna cylindrella, Episiphon kiaochowwanense, Nassarius semiplicatus, Ocstergrenia variabilis and Sternaspis scutata. The average abundance of the macrobenthos was (313.15±233.4) ind./m2, and the average biomass was (15.2±11.2)g/m2.The distribution patterns of the abundance and biomass of the macrobenthos were similar. The abundance and biomass in the area close to the estuary were lower than those from the area more distant to the estuary; the central part of the research region had higher abundance and biomass than other parts of the research region. In accordance with the results, four macrobenthic communities with distinct spatial differences were identified. The low abundance and biomass in the area close to the estuary should be caused by the high sedimentation rate. The statistical analysis indicated that the depth is the most important factor affecting the distribution of macrobenthos.     

2009年夏季长江口及邻近海域硝酸盐、磷酸盐的变化规律及其行为特征

利用2009年6月份和8月份(夏季)长江口及邻近海域的调查资料,分析了该海域硝酸盐、磷酸盐的扩散和输运行为特征,结果表明:8月份冲淡水对长江口及邻近海域硝酸盐和磷酸盐的影响比6月份大,这可能与8月份时长江的径流量大有关;6月份和8月份,该海域硝酸盐、磷酸盐的转移机制主要是物理混合稀释过程,但8月份时的硝酸盐、磷酸盐转移...     

夏季长江口海域溶解态铁的分布及混合行为研究

本文基于2015年7月长江口的现场调查资料,分析讨论了长江河口区溶解态铁(DFe)的含量分布与混合行为及其影响因素。结果表明:长江径流携带大量的DFe入海,且口内区(Ⅰ)浓度高于混合区(Ⅱ)和外海区(Ⅲ),平均浓度分别为166.45±6.26nmol/L,14.04±8.80nmol/L和6.18±1.51nmol/L。受去除作用和海水稀释的影响,在河口区DFe的浓度下降率达到96.92%。DFe浓度与盐度的关系符合指数模型,由模型与理论稀释线估算的长江口海域DFe的理论最大去除率为97.75%,与实际测得的最大浓度下降率相近。长江冲淡水、苏北沿岸流和台湾暖流影响DFe的水平分布。受长江冲淡水影响,长江口外海域DFe浓度高达176.50nmol/L。苏北沿岸流主要影响研究区域北部的表层水,其携带的DFe浓度低于长江冲淡水。台湾暖流是导致研究区域东南部DFe浓度较低的主要原因,使得中层和底层水中浓度分别低至4.04nmol/L和4.79nmol/L。另外,在表层海水中DFe的分布受到叶绿素a、溶解有机碳和溶解氧的共同影响,DFe与叶绿素a、溶解氧呈显著负相关,与溶解有机碳呈显著正相关。     

长江口及邻近海域表层水体溶解氧饱和度的季节变化和特征

根据“908”ST04区块调查的夏、冬、春、秋季四个航次和“908”补充调查的8月航次资料对长江口及邻近海区表层水体溶解氧及其饱和度进行了探讨.研究表明东海北部表层水体在夏季和春季以浮游植物光合作用为主要控制过程,特别是7、8月份长江口外、杭州湾外及浙江近海存在大范围的强光合作用区;秋季以有机质氧化分解过程为主,表层溶...     

长江口及邻近海域冬夏季浮游植物营养限制及其比较

2001年7月27日至8月11日,2002年1月8~19日在长江口及邻近海域进行了浮游植物限制因子测定的现场培养实验.结果显示:在近长江口透明度低于1 m的海域,冬季和夏季浮游植物的生长均受到光的限制.调查海域范围内夏季高浮游植物生物量海区主要集中在舟山渔场和长江口以北两个区域,盐度范围在28~31.冬季高浮游植物量海区向东南方向移动.夏季浮游植物的生长按照受限情况划分为4个区域:Ⅰ.近河口光限制区;Ⅱ.磷潜在的限制区;Ⅲ.氮、磷潜在限制过渡区;Ⅳ.氮潜在限制区.冬季划分为3个区域:Ⅰ.近河口浮游植物光限制区;Ⅱ.磷潜在限制区;Ⅲ.非营养潜在限制区.