珠江口附近海域波浪极值推算

本文以WRF模式输出结果作为风场驱动条件,采用SWAN和WAVEWATCH III相嵌套的方法,对珠江口附近海域进行共20年(1991-2010年)的波浪场数值计算。根据计算结果,分析了该海域极值波浪特征,并使用Gumbel极值函数计算50年一遇和100年一遇波浪极值,结果显示:(1)1991-2010年间,珠江口区域最大有效波高为2.0m,万山群岛南侧可达5.0m,而外海最大有效波高可达10m以上,极值平均周期均在10s左右;(2)50年一遇和100年一遇波高在珠江口区域较小,而外海则相对较大,最大在14m以上;(3)50年一遇和100年一遇平均周期相差不大,不同海域之间相差也较小,大部分海域在10s左右,外海相对较大,可达12-14s之间。     

2006年夏季珠江冲淡水扩展及生态响应

根据珠江口及其附近海域2006年夏季(7-8月)航次的调查资料,发现珠江冲淡水同时向粤西和粤东扩展,最东可扩展至红海湾中部海域,向西最远可扩展至阳江海陵岛东侧,在西南季风的Ekman驱动下,向外海扩展至21.2°N,冲淡水产生的羽状锋十分明显,大致位于10m水深之上;在陆架区存在上升流;在高栏列岛及担杆列岛东南海域分别存在孤立低盐水团;表层浊度、叶绿素a、溶解氧的间分布形态表明其输运路径受珠江冲淡水扩展路径的影响,叶绿素a高浓度区对应溶解氧高浓度区,其高浓度区分别位于上下川岛海域和万山群岛海域.     

台风“达维”影响期间江苏海域台风浪研究

2012年 10号台风“达维”是历史上登陆长江以北的最强台风。以 NCEP 风场和 J el es ni ans ki经验模型构造台风风 场,利用波浪谱模型 SW AN 对“达维”影响期间江苏海域台风浪进行数值模拟,模拟结果和实测结果吻合较好。在利用实 测风、波浪资料验证的基础上分析江苏海域台风浪的时空分布特征。“达维”影响期间,测风塔 100 m 高度实测最大风速为 42. 2 m/ s ,实测最大波高为 6. 17 m。数值模式结果显示江苏外海有效波高最大值超过 9 m,台风移向的中心右侧风速和有效 波高均较大,波向基本与风向一致;在台风移向的中心左侧一般风速较小,风速和有效波高也均比右侧小,波向与风向不一 致。在近岸台风浪要素受地形影响较大,与外海特点不同。     

Jason-2有效波高产品在中国海域的准确性评估

Jason-2卫星高度计的有效波高(Hs)产品在海洋学领域得到了广泛应用。为了综合评估Jason-2有效波高产品在中国多个海域和不同海况下的准确性,为其在中国海域的应用研究提供参考,本文基于国家海洋局20个水文气象浮标从2008年至2014年的长期观测数据,对Jason-2有效波高产品在中国三个海区(渤黄海、东海、南海)和不同海况(观测有效波高Hs最大为6.2m)下的准确性进行综合分析,并研究其准确性与离岸距离的关系。结果表明Jason-2有效波高产品:(1)在中国海域具有较好的准确性,均方根误差RMSE=0.445m;(2)在南海的准确性最高,而在渤黄海的准确性较差;(3)在2m≤Hs≤5m的海况条件下准确性较好;(4)在越远离陆地的海域准确性越高。     

新型张力腿式储油处理平台的动力响应分析

针对目前小油田早期生产中存在的不足,提出一种适用于浅水海域的新型张力腿式储油处理平台,该平台主要由储油箱、浮箱、吸力桩、系泊链和甲板结构构成,具备原油处理和储存功能。应用非线性时域耦合分析法,研究了有义波高、平均波周期、水深对该平台的运动响应和系泊链张力的影响。计算结果表明,波高对平台动力响应有较大影响,有义波高每增加0.4 m,平台水平位移相应增加0.408 m,而系泊链力随有义波高的增加呈准线性增大;波周期对平台水平运动影响显著,平均波周期从6.5 s逐级变化至8.5 s时,最大水平位移自3.760 m渐增至5.467 m,而波周期对系泊链力影响较小,变化率一般小于10%;该新型平台对水深大于20 m的浅水海域有良好的动力特性,而对水深小于20 m的海域却表现异常。因此,该新型张力腿式平台能满足水深不小于20 m浅海区的油田早期生产需要。     

珠江口及邻近海域潮波数值模拟——Ⅰ模型的建立和分析

采用无结构网格三维有限体积海洋模式FVCOM,基于高精度的水深和岸线资料,建立了覆盖珠江口及邻近海域的三维正压高分辨率数值模型。和验潮站实测资料以及前人研究的对比验证表明,该模型能较准确地再现珠江口及邻近海域的潮汐、潮流变化过程。研究发现,珠江口海域潮汐为不正规半日潮,潮型数大致介于1.1~1.3之间,M2分潮占主导地位。M2,S2,K1和O14个主要分潮向河口内传播时,等振幅线均偏西北-东南向,西侧振幅小于东侧,河口附近等位相线比陆架海域密,西侧相较于东侧更密。从湾口传播到湾顶,半日分潮历时约2h,全日分潮历时约1.3h。潮流呈东强西弱,且落急流速大于涨急流速,河口内潮流流速是陆架海域的1~2倍,最大可达到1m/s;在陆架海域半日分潮旋转潮流强于全日分潮,在珠江口内主要为西北-东南方向往复流,航道区潮流最大。欧拉余流在河口内航道区形成南向流,在河口西侧浅滩处形成北向流,出现了余环流结构。此外,在航道区和深圳湾等区域形成较强余流涡旋结构。外海传入潮流能通量自南向北在珠江口内汇聚,在航道区呈现高值区,最大可达10KW/m。     

利用WAVEWATCH和SWAN嵌套计算珠江口附近海域的风浪场*

基于CCMP(Cross Calibrated Multi-platform)卫星遥感海面风场数据,通过将WAVEWATCH和SWAN (Simulating WAves Nearshore)模型嵌套的方法,数值模拟了珠江口附近海域的风浪场。将总计10个月的数值模拟的有效波高、波周期和波向分别与相应的观测值进行了定量比较。结果说明,有效波高的平均绝对误差为15.4cm,分散系数SI为0.240,相关系数为0.925;波周期的平均绝对误差为1.9s,分散系数SI为0.433,相关系数为0.636;波向的平均绝对误差为23.9°。计算的波高和波向与观测结果的变化趋势相吻合。由于第三代海浪模式本身的缺陷,导致所计算的波周期偏小。总体说来,本文所采用的数值模式能较好地模拟珠江口附近海域的风浪场。另外,还设计了6个算例以探讨采用不同的计算方法和风场对计算结果精度的影响。结果表明使用本文的数值方法和高精度的CCMP风场确实可以提高计算结果的精度。     

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。     

珠江口大万山海域大气总悬浮颗粒物中微量元素富集因子特征及物源解析

利用2014年秋季珠江口大万山海域大气气溶胶样品,分析了总悬浮颗粒物中微量元素(Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Cr和As)的含量,根据调查结果,利用富集系数法对微量元素的来源进行了分析。结果表明,Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Cr、As来源环境具有相同或相似性。调查海域大气颗粒物中的Pb、Zn、Cd和As含量相对于地壳均表现为强富集,富集系数远远大于10,属于污染元素,主要来自人类活动污染。珠江口大万山海域、辽东湾海域、青岛海域和东海海域这四个海域海洋大气中Pb、Zn和Cu的富集系数依次降低的顺序是一致的。整体而言,珠江口大万山海域Pb、Zn和Cu元素的富集因子相较国内其它海域低,但Cd的富集因子较高,达1000以上,受人类活动影响很大。     

1988—2009年中国海波候、风候统计分析

利用高精度、高时空分辨率、长时间序列的CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场,驱动国际先进的第三代海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ(WW3),得到中国海1988年1月～2009年12月的海浪场。对中国海的波候(风候)进行精细化的统计分析,分析了海表风场和浪场的季节特征、极值风速与极值波高、风力等级频率和浪级频率、海表风速和波高的逐年变化趋势,结果显示:(1)中国海的海浪场与海表风场具有较好的一致性,尤其是在DJF(December,January,February)期间;海表风速和波高在MAM(March,April,May)期间为全年最低,在DJF期间达到全年最大;MAM和JJA(June,July,August)期间,中国海大部分海域的波周期在3～5.5s,SON(September,October,November)和DJF期间为4.5～6.5s。(2)中国海极值风速、极值波高的大值区分布于渤海中部海域、琉球群岛附近海域和台湾以东广阔洋面、台湾海峡、东沙群岛附近海域、北部湾海域、中沙群岛南部海域。(3)吕宋海峡在MAM、SON、DJF期间均为6级以上大风和4m以上大浪的相对高频海域,JJA期间,6级以上大风的高频海域位于中国南半岛东南部海域,4m以上大浪主要出现在10°N以北。(4)在近22a期间,中国海大部分海域的海表风速、有效波高呈显著性逐年线性递增趋势,风速递增趋势约0.06～0.15m.s-1.a-1,波高递增趋势约0.005～0.03m.a-1。     

一种珠江口深度基准面格网模型的建立

针对珠江口现阶段陆海高程基准不统一的事实以及由此产生的海岸带陆海数字成果无法拼接的问题,详细介绍了基于国家高程基准建立珠江口深度基准面格网模型的技术流程及构建方法。通过项目实施获取的实测数据对模型进行精度检验与方法比较,确立采用克里金内插法建立珠江口深度基准面格网模型。最后对模型的具体应用进行了阐述与展望。     

长江口管理界线的现状和分析

自然界河海相互关系非常密切.河海交互的河口海域,既不可同于一般典型河流,也不同于一般典型海洋.河口地区有着自身特有的现象和规律,这些特殊的现象和规律,不仅使许多河流研究者痴迷,也使许多海洋学家难以释怀.引发长江口河海划界之事或之争最初是在20世纪80年代中期,缘于河口选划海洋倾倒区,确定<海洋环境保护法>在河口区适用的地理范围.1993年财政部、国家海洋局颂布<国家海域使用管理暂行规定>,上海市出现了执行该规定的适用地理范围问题的不同意见,再次引发长江口河海划界之争.2001年12月市政府批准的<上海市海洋功能区划>虽然涵盖了长江口,但由于水务和海洋部门在长江口海域使用管理问题上争执不下,影响了上海海域使用管理工作的推进.2002年1月1日<海域管理法>施行后,长江口河海之争峰烟越燃越旺,直至现在,这一问题也没有很好解决.管理长江口海域的政府部门众多,它们在长江口海域的工作界线不同,对长江口海域的认识也很难统一意见.河口区是河海相互作用的交汇区,很难按照自然属性在河口区划出一条河海分界线,从自然科学研究角度出发也无必要划定一条河海分界线.就海洋与水行政管理部门的工作范围和工作衔接问题提出一些看法,首先是解决河海划界问题的3条基本原则:有利于经济社会发展和维护社会主义法制统一;尊重和考虑历史与现状,不纠缠细节,不排斥对方,具体问题具体分析解决;建立海洋与水行政部门之间的协调机制,以"非排他性原则"作好长江口海域权属管理的职能分工、协同配合与有机衔接.在此基础上,提出解决河海划界问题的3点办法.有关河口海域管理问题,要解决好不同部门管理上的地理范围重叠交叉和法律关系上的职能各有分工、不能相互取代、互相排斥的问题,在管理地理范围有交叉重叠的河口海域时,各自依法履行职责,共同监督管理.有关海岸带滩涂的管理问题,应以海岸线为界,在城市化地区应以一线海堤为界,海岸线或一线海堤以下滩涂的开发利用,纳入海域使用管理;海岸线以上的高滩涂,按地方滩涂管理条例进行管理.有关长江河口区的海域使用管理问题,海洋和水利行政主管部门应依据法律和各自的职责,共同监督管理,并对管理的具体做法提出4点建议.     

中国主要入海河口咸潮入侵变化特征

长江口、钱塘江口和珠江口是受咸潮影响较为严重的区域。本文利用全国沿海海平面变化影响调查、沿海水文观测等数据,分析了近十年长江口、珠江口和钱塘江口咸潮入侵的变化特征及影响。分析结果表明:(1) 2009-2018年,长江口咸潮入侵次数和持续时间均呈减少趋势,该时段长江口共监测到约48次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年5月,其中3月和11月入侵次数较多,分别为12次和7次。(2)钱塘江口咸潮入侵过程受沿海季节性海平面影响显著,12月至翌年3月为钱塘江口季节性低海平面期,4-7月上旬径流量较大,上述两个时期钱塘江口受咸潮入侵的影响均较小,7月下旬至11月上旬,钱塘江口处于季节性高海平面期,是咸潮影响的集中时段。(3) 2009-2018年,珠江口共监测到约57次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年3-4月,其中1月、2月和10月咸潮入侵次数较多,均超过10次,2015年至今咸潮持续时间明显增加。(4)咸潮入侵次数和持续时间与基础海面和径流量等密切相关,咸潮入侵影响三大河口沿线水厂供水以及工农业生产取水,给沿岸城市的居民生活、工农业生产和渔业养殖等造成一定不利影响。     

黄河口及其近岸海域的溶解硅研究

硅是硅藻生长的要素之一,与海洋初级生产力有密切关系。在河口区营养盐研究中,硅的研究,一直受到海洋学工作者的重视。黄河是我国第二大河,其河口区硅的研究,在该区资源综合调查中,具有重要意义。作为“黄河口区及海岸带资源综合调查研究”的一个组成部分,作者于1984年对黄河口区及其邻近海岸带水中溶解硅进行了测定。本文拟就黄河水溶解硅往河口的输入情况,黄河口区溶解硅含     

珠江河口的能量传播和能量耗散

建立了包括河网区、河口湾区和近海水域的ECOMSED-3D数学模型,计算了珠江河口的能量传播和能量耗散特征。研究表明:1)珠江河口能量来源受潮汐和径流共同作用,季节性变化明显;2)珠江河口存在若干高能耗区,其单位面积能耗率比上下游河段平均能耗率高1—2个量级,它们和一定的动力结构与地貌单元相联系。根据地貌特征和消能特点,可以划分为以下3种类型:门的高能耗区、曲折河段高能耗区和分汊汇流高能耗区。     

珠江口及其以东近海海域表层海水中三氟乙酸的初步研究

采用衍生化处理和气相色谱-质谱联用分析方法, 测定了珠江口及其以东近海海域表层海水中的三氟乙酸(Trifluoroacetic acid, TFA)含量。珠江口及其以东近岸的红海湾和大亚湾海区TFA浓度范围分别为113—170ng.L–1和202—336ng.L–1。红海湾内海水中TFA的平均水平(279ng.L–1)明显高于外海海水(210ng.L–1), 说明港湾内或其周边地区可能有TFA的点源输入。此外, 外海海水中TFA平均浓度比珠江口高69.1ng.L–1, 表明这种亲水性强、稳定性高的化合物除了已知的人为来源外, 可能还存在未知的人为源或自然源, 使得海洋作为其最终的汇浓度不断累积。     

A model study of influence of circulation on the pollutant transport in the Zhujiang River Estuary and adjacent coastal waters

A tracer model with random diffusion coupled to the hydrodynamic model for the Zhujiang River Estuary (Pearl River Estuary, PRE) is to examine the effect of circulations on the transport of completely conservative pollutants. It is focused on answering the following questions: (1) What role does the estuarine plume front in the winter play in affecting the pollutants transport and its distribution in the PRE ? (2) What effect do the coastal currents driven by the monsoon have on the pollutants transport? The tracer experiment results show that: (1) the pollutant transport paths strongly depend on the circulation structures and plume frontal dynamics of the PRE and coastal waters; (2) during the summer when a southwesterly monsoon prevails, the pollutants from the four easterly river inlets and those from the bottom layer of offshore stations will greatly influence the water quality in Hong Kong waters, however, the pollutants released from the four westerly river-inlets will seldom affect the water quality of Hong Kong waters due to their transport away from Hong Kong; (3) during the winter when a northeasterly monsoon prevails, all pollutants released from the eight river gates will be laterally transported seaward inside the estuary and transport westward in the coastal waters along the river plume frontal zone. However, pollutants released from the surface layer of offshore stations near or east of the Dangan Channel will be carried into the coastal waters of Hong Kong by the landward component of the westward coastal current driven by the winter northeasterly monsoon. But the pollutants from the bottom layer of the offshore stations will be carried away from the offshore by the bottom flow driven by the northeasterly monsoon. This implies that only surface-released matter from offshore stations will affect the water quality of the coastal waters around Hong Kong during the winter when a northeasterly monsoon prevails.     

A model study of influence of circulation on the pollutant transport in the Zhujiang River Estuary and adjacent coastal waters

A tracer model with random diffusion coupled to the hydrodynamic model for the Zhujiang River Estuary (Pearl River Estuary, PRE) is to examine the effect of circulations on the transport of completely conservative pollutants. It is focused on answering the following questions: (1) What role does the estuarine plume front in the winter play in affecting the pollutants transport and its distribution in the PRE? (2) What effect do the coastal currents driven by the monsoon have on the pollutants transport? The tracer experiment results show that: (1) the pollutant transport paths strongly depend on the circulation structures and plume frontal dynamics of the PRE and coastal waters; (2) during the summer when a southwesterly monsoon prevails, the pollutants from the four easterly river inlets and those from the bottom layer of offshore stations will greatly influence the water quality in Hong Kong waters, however, the pollutants released from the four westerly river-inlets will seldom affect the water quality of Hong Kong waters due to their transport away from Hong Kong; (3) during the winter when a northeasterly monsoon prevails, all pollutants released from the eight river gates will be laterally transported seaward inside the estuary and transport westward in the coastal waters along the river plume frontal zone. However, pollutants released from the surface layer of offshore stations near or east of the Dangan Channel will be carried into the coastal waters of Hong Kong by the landward component of the westward coastal current driven by the winter northeasterly monsoon. But the pollutants from the bottom layer of the offshore stations will be carried away from the offshore by the bottom flow driven by the northeasterly monsoon. This implies that only surface-released matter from offshore stations will affect the water quality of the coastal waters around Hong Kong during the winter when a northeasterly monsoon prevails.     

基于GEE的黄河口表层悬浮泥沙浓度时空分布及其影响因素分析

黄河三角洲作为我国重要的生态功能区,探究入海口处表层悬浮泥沙浓度（Suspended Sediment Concentration, SSC）分布及其影响因素对沉积物侵蚀再悬浮、河口海岸带生态过程等具有指导意义。本文基于色度角与SSC之间的关系建立了适于黄河口及邻近海域的SSC反演模型（R² = 0.80,MRE = 11.0%,RMSE = 1.35 mg/L）。借助GEE平台,研究得到2000−2021年黄河口及邻近海域SSC的时空分布特征和变化规律,并从自然和人类活动两方面进行影响因素分析。研究区年均SSC呈波动下降的趋势（−1.83 mg/（L·a））;空间分布表现为由近岸向远岸逐渐降低的趋势;扩散区间（年均SSC > 20 mg/L）仅在距离河口4.8～14.6 km之间,黄河入海泥沙对现行黄河口处泥沙扩散影响有限。波浪与悬浮泥沙浓度存在相同的季节特征,非调水调沙期间,有效波高与SSC年代际月均值呈现正相关关系（r = 0.66,p < 0.01）;调水调沙期间,现行黄河口门以及莱州湾处SSC受风速、有效波高影响有限,调水调沙占主导地位。调水调沙期间的来沙系数与高浓度区面积变化率呈正相关的关系,调水调沙结束后（16 d内）,高浓度区（SSC > 200 mg/L）边界由距沿岸约1.3 km扩大至约2.5 km。     

2004-2009年黄河口近岸海域低盐区面积的变化趋势研究

近年来黄河人海淡水量显著降低,而且年内分布极其不均匀,河口区的盐度场发生了重大变化.准确了解河口近岸海域的低盐区面积及其变化趋势,对于河口生态系统的研究极为重要.本文通过对2004-2009年丰、枯水期黄河口近岸海域低盐区面积大小的分析,建立了低盐区面积与黄河径流量的关系.结果表明,2004-2009年丰、枯水期低盐区面积与月径流量均呈现较好的线性关系,增加单位平方千米盐度小于27的低盐区面积需要增加的月径流量约为0.046亿m3;若要维持紧邻河口的3号方区海域的平均盐度小于27,月径流量应保持在50亿m3以上.此外,年内黄河口近岸海域低盐区面积的较大值主要集中在6～11月份,均高于370km2,而4、5月份的低盐区面积却不足200 km2,春季生态补水刻不容缓.