黄河口羽状流对调水调沙的响应

本文基于2010年MODIS卫星遥感数据,研究了黄河口海域海表温度(SST)的季节性变化,分析了调水调沙期间黄河口羽状流向海扩展的时空变化,揭示了黄河口羽状流对调水调沙的响应。研究结果表明:海表温度主要受太阳辐射和临近大陆气候的影响,夏季秋季高,春季冬季低,四个季节羽状流扩散范围都较小。调水调沙期间,羽状流向海传输方向发生摆动,由北向逐渐向东偏转至正东方向,最后又转为北向。随着径流量的增加,羽状流扩散范围和传输距离也迅速增大,传输距离与径流量呈较好的对数线性关系。此外,潮汐变化也会影响羽状流的传输方向和输运距离。     

深海采矿细颗粒羽状流数值模拟研究

深海采矿尾矿排放产生的细颗粒羽状流会对海底生态环境造成影响,预测尾矿排放羽状流行为及其对环境影响具有工程意义。基于欧拉多相流方法,采用欧拉双流体模型对深海采矿细颗粒羽状流开展数值模拟研究,分析近海底排放的羽状流演化和发展过程,探究羽状流初始排放质量浓度、排放速度对羽状流扩散过程的影响。结果表明：初始排放条件对羽状流演化性质有重要影响。主射流区被稀释的程度随着初始入射速度的增大而减小,随着入射质量浓度的增大而增大;初始羽状流入射速度和质量浓度越大,撞击海底后的水平方向流动速度越快,影响区域越广;水平速度的峰值随着初始入射速度的增大呈对数增长;当初始质量浓度和速度高于50 g/L和 0.5 m/s 时可能会导致颗粒在海底撞击点附近堆积成坡状,影响底流的后续发展。研究结果可以为深海采矿尾矿排放参数选择提供参考。     

基于高精度海洋动力模型的珠江口羽状流季节和年际变化规律研究

基于高精度海洋动力模型FVCOM (finite-volume community ocean model), 模拟分析了1999—2010年珠江口羽状流的季节和年际变化规律, 并结合经验正交函数(empirical orthogonal function, EOF)分析探讨了影响珠江口羽状流扩展变化的主要动力因子。采用模拟时段内的现场观测数据对多年模拟结果进行验证, 结果表明模型具有较高的精度, 能够较好地模拟珠江口羽状流的扩展变化规律。模拟结果显示, 珠江口羽状流存在显著的季节变化。夏季, 受大径流和西南风的影响, 羽状流的扩展呈现双向特征, 即粤西沿岸扩展和粤东离岸扩展同时存在, 扩展范围最大; 冬季, 径流衰减为最小值, 风场转变为强烈的东北风, 羽状流被紧紧挤压在西岸, 形成狭窄的条带状, 扩展范围最小; 春、秋两季属于过渡季节, 羽状流扩展情况类似, 均表现为沿岸向粤西扩展。年际变化层面, 夏季羽状流的年际变化最为显著, 呈现粤东扩展占优型、近似对称型和粤西扩展占优型三种形态; 春季羽状流的年际变化次之, 羽状流的差异主要体现在珠江口和粤西海域; 秋、冬两季羽状流的年际变化较小, 尤以冬季最小。EOF分析的第一模态可以解释整体变化的91.2%, 反映了径流量对珠江口羽状流的影响; 第二模态可以解释整体变化的4.1%, 反映了盛行风对珠江口羽状流的影响。     

洋中脊热液羽状流的分布特征及其在多金属硫化物找矿中的指示作用

热液羽状流是海底热液活动的重要标志,海底多金属硫化物是热液活动的产物。现阶段洋中脊多金属硫化物勘探工作的第一步是开展热液羽状流的近底探测;综合各类异常信息,实现从发现热液活动喷口到发现矿床的突破。本文以热液羽状流为研究对象,从羽状流的近底探测、扩散机制和分布特征3个方面,概述了最新的研究进展和有待完善的方面,阐述了羽状流在洋中脊多金属硫化物找矿中的指示作用,最后总结性地指出时空连续性、参数多元化将是热液探测的发展趋势,有助于提升对热液羽状流分布特征的认识,将为热液区分布模式的研究提供更加精细的探测资料。     

黄海和东海表层悬沙浓度年际变化特征

运用547 nm反射率、海表温度和海表风场遥感数据,分析了黄、东海表层悬沙浓度的年际变化特征、影响因素和形成机理。研究区近岸海域表层悬沙浓度较高,远离陆地的海域悬沙浓度一般较低,且存在明显的季节变化,其季节变化的敏感区(变化较大的区域,其反射率差大于1%)为浑浊羽状流分布区域和近岸海域。该羽状流从江苏海岸向东偏南方向延伸至黄、东海陆架中部,其边界以4 mg/L表层悬沙浓度为标志,冬季最盛,夏季最弱,甚至消失。研究区表层悬沙浓度也存在明显的年际变化,其冬季敏感区为浑浊羽状流与朝鲜半岛之间的海域(即羽状流东北部)、台湾海峡、近岸海域、浑浊羽状流南部边缘;其夏季敏感区主要是近岸海域。悬沙浓度年际变化的幅度略小于季节变化。冬季黄海暖流和台湾暖流对浑浊羽状流的扩散起阻碍作用,二者基本框定了该季节浑浊羽状流的边界范围,其年际变化形成多年尺度上冬季表层悬沙浓度的敏感区。虽然风浪作用对悬沙浓度变化有影响,但不是影响年际变化的主要因素。研究区冬季浑浊羽状流的形成和扩展的变异是受陆架环流控制的,是表层悬沙向深海输运的重要因素。此外,对敏感区的平均海表温度与南方涛动指数(SO)I、太平洋十年涛动指数(PDO)I的相关分析结果表明,本区陆架环流的宏观格局受到了厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和太平洋十年涛动(PDO)的影响,而PDO的影响弱于ENSO。     

一个概化的潮汐河口羽状流动力学的初步研究

基于区域陆架海水动力-生态耦合模型(COHERENS)中的三维水动力模型,对一个概化的潮汐河口羽状流动力学进行了初步研究。在均一水深和无风的理想条件下,模拟得到了一个潮周期内概化的潮汐河口表层水体:a)羽状流流场和盐度场的平面分布;b)3种不同河流径流量作用下的羽状流流场和盐度场的平面分布;c)4种不同底床粗糙长度下的羽状流流场和盐度场的平面分布。结果分析表明:a)羽状流的长度在潮汐的作用下递增,而其最大宽度近似呈周期性的变化;b)羽状流的长度和最大宽度都随着河流径流量的增大而分别变长和变宽;c)羽状流的长度和最大宽度都随底床粗糙长度的增大而变小;d)无潮情况下羽状流的凸起明显并存在沿岸流,然而在有潮情况下凸起不明显且无沿岸流;e)水平扩散可能限制了沿岸羽状流的发展。     

南海北部陆坡气泡羽状流的发现:多波束水体数据

利用2016年在南海西北部陆坡琼东南海域采集的多波束水体数据,发现了海底气体渗漏至海水中形成的羽状流。在多波束数据上, 羽状流成火焰状,直径大约为30~50 m,从1 380多米的海底延伸至大约650 m的深度,高度超过700 m。在经过羽状流的浅剖剖面上,存在显示浅层气存在的声学空白区域,并识别出断裂和裂隙区域,但在水体中并无明显的异常。这可能是由于浅剖数据的分辨率不够未能捕捉到水体异常,或者气体渗漏具有间歇性。该海域存在明显的似海底反射显示,气体渗漏可能与水合物系统之间存在复杂的相互作用。由于缺乏经过羽状流的多道地震数据,难以对羽状流的形成机制进行进一步的推测。南海北部陆坡羽状流的发现对于理解被动大陆边缘的甲烷渗漏机制、水合物的形成与分解具有重要的意义。     

基于GUI的冷泉羽状流数值模型可视化系统研究与应用

天然气水合物具有重要能源战略地位,水合物赋存区上覆海水中常见气泡羽状流,所以,羽状流对水合物勘探识别起到间接指示作用。目前,利用声学探测技术可以对羽状流清晰成像,但羽状流地震响应机理,以及与下伏地层中水合物的相关性尚不明确。为更便于研究羽状流特性及羽状流地震响应,本文在已有羽状流模型算法程序基础上,研究开发了基于GUI...     

冷泉活动区气泡羽状流数值模拟的进一步研究

以南海气泡羽状流赋存特征为参考,本文继续研究冷泉活动区气泡羽状流的地震响应。为使羽状流建模方案更合理,根据水中气泡在上升过程时其半径的变化情况,修改原建模方案,重新建立了羽状流水体模型。通过正演模拟得到了羽状流炮集地震记录,单炮记录上显示出明显的散射波场特征和模型的周期特点。通过叠前深度偏移处理炮集地震记录,得到边界收敛效果较好的成像剖面,且成像精度较高。以上研究又一次奠定了羽状流地震响应进一步研究的基础,也逐步探索出更适合羽状流地震资料的处理方法,为识别羽状流提供了理论指导。     

基于高频ADCP资料的磨刀门河口羽状流湍流动力特征

利用1 200 kHz的宽频RDI ADCP于2015年7月在磨刀门河口拦门沙前缘的浅水站和沿岸流影响的深水站进行座底观测,采样频率为1 Hz,数据经滤波去噪处理,应用方差方法分析了磨刀门的羽状流湍流动力特征。结果表明,磨刀门河口水流表现出3层流结构,峰值流速出现在表层的羽状流层,深水区雷诺应力量级为10-3~10-5 m2/s2,小于拦门沙前缘的湍流脉动强度;拦门沙前缘和深水区湍流动能密度参数的范围均在0.01~0.6 m2/s2左右,羽状流的湍动能比底边界层高一个数量级。拦门沙前缘羽状流的湍动能生成率量级约为10-3 W/kg,比底层大2~3个量级,且远强于深水区;垂直涡黏系数的大小约为0~0.15 m2/s。总的来说,羽状流表现出层化稳定、混合强烈,以及高的湍动能生成率,为羽状流携带高浊度悬沙离岸远距离搬运提供了湍流动力条件。     

一个理想河口中拦门沙的存在对河口羽流扩展的影响

河口羽流是河口冲淡水在陆架中扩展的主要形式, 其扩展受到诸多动力与地形因素的影响, 口门拦门沙就是其中之一。以一个理想化的河口为例, 采用区域海洋模型(regional ocean modelling system, ROMS), 研究口门拦门沙对河口羽流扩展的影响, 具体包括拦门沙对羽流的出流状态、扩展范围以及远场区沿岸流淡水输运的影响。研究结果表明, 拦门沙增加了口门处的水体分层, 减小了羽流出流速度, 增大了羽流凸出体的半径, 减小了远场区沿岸流宽度, 并进而减少了沿岸流中的淡水输送。本项研究对地形因素对河口羽流的扩展研究以及陆源物质的向海输运等均具有重要意义。     

长江河口盐度锋

根据1988－1991年河口锋面现场调查、上海市海岸带调查及历次标准断面调查资料对长江盐度场及盐度锋进行了分析，提出了由口门至外海纵向上存在着三级锋面现象：内侧锋面即长江河口锋为长江河口水与长江冲淡水的界面；羽状锋是长江口羽状流水与口外混合水的界面，它是长江口最主要的盐度锋面，也是长江口一个重要的生物地球化学带，对河口沉积过程及水下三角洲发育具有重要的影响。外侧锋面即海洋锋，是长江冲淡水的最外边缘。     

Leachable particulate iron in the Columbia River,estuary, and near-field plume

This study examines the distribution of leachable particulate iron (Fe) in the Columbia River, estuary, and near-field plume. Surface samples were collected during late spring and summer of 2004–2006 as part of four River Influence on Shelf Ecosystems (RISE) cruises. Tidal amplitude and river flow are the primary factors influencing the estuary leachable particulate Fe concentrations, with greater values during high flow and/or spring tides. Near the mouth of the estuary, leachable particulate Fe [defined as the particulate Fe solubilized with a 25% acetic acid (pH 2) leach containing a weak reducing agent to reduce Fe oxyhydroxides and a short heating step to access intracellular Fe] averaged 770 nM during either spring tide or high flow, compared to 320 nM during neap tide, low flow conditions. In the near-field Columbia River plume, elevated leachable particulate Fe concentrations occur during spring tides and/or higher river flow, with resuspended shelf sediment as an additional source to the plume during periods of coastal upwelling and spring tides. Near-field plume concentrations of leachable particulate Fe (at a salinity of 20) averaged 660 nM during either spring tide or high flow, compared to 300 nM during neap tide, low flow conditions. Regardless of tidal amplitude and river flow, leachable particulate Fe concentrations in both the river/estuary and near-field plume are consistently one to two orders of magnitude greater than dissolved Fe concentrations. The Columbia River is an important source of reactive Fe to the productive coastal waters off Oregon and Washington, and leachable particulate Fe is available for solubilization following biological drawdown of the dissolved phase. Elevated leachable Fe concentrations allow coastal waters influenced by the Columbia River plume to remain Fe-replete and support phytoplankton production during the spring and summer seasons.     

2000年8月长江口外海区冲淡水和羽状锋的观测

采用CTD、多参数环境监测系统 YSI等仪器设备 ,于 2 0 0 0年 8月在长江口外海区对长江冲淡水结构、羽状锋等进行了现场观测。 2 0 0 0年 8月长江冲淡水出口门后 ,朝东北偏北流动 ,而当年 8月为长江径流量偏小的月份。通过动力分析指出了近口门段长江冲淡水分布类型与径流量的关系。长江冲淡水主流在近口门附近朝东北偏北扩展后 ,在科氏力作用下朝东南扩展 ,在转向区域为沿水下河谷北上的高盐台湾暖流水。高盐的台湾暖流水和长江冲淡水混合 ,生成口外羽状锋 ,强度大 ,阻挡了长江冲淡水向东扩展 ,并使冲淡水在当年径流量偏小情况下朝东北偏北运动。部分台湾暖流水在中下层能穿越长江口外而向北流动。羽状锋主要存在于长江口外 1 2 2 .6°E附近的 1 5m水层之上。在浙江沿岸、长江口外水下低谷西侧、吕泗近岸存在着上升流现象     

基于主成分分析法的闽江口及其近岸水域水质评价

选取2016年4月、7月和10月闽江口及其近岸水域7个调查点位的盐度、悬浮物、pH、溶解氧、化学需氧量、氮营养盐和重金属等15项监测指标数据,采取主成分分析法分析了该水域的水质,明确影响该水域水质的主要污染因子。结果表明：15项监测指标转换提取为4个主成分,解释82.153%的方差。从时间分布来看,闽江口及其近岸水域在4月份水质较差、10月份次之、7月份较好。从空间分布来看,近河口水质较差而远离河口水质较好。影响该水域污染水质的主要驱动因子是pH、COD、氮营养盐和Cd。研究结果对于进一步了解闽江口及其近岸水域水质情况具有重要意义,同时也为福建省海洋管理的科学决策提供支持。     

Dissolved and particulate aluminum in the Columbia River and coastal waters of Oregon and Washington: Behavior in near-field and far-field plumes

The distribution of dissolved (soluble and total) and particulate (leachable and total) aluminum was examined in the Columbia River and estuary, in near-field and far-field river plumes, and in adjacent coastal waters of Washington and Oregon during the River Influence on Shelf Ecosystems (RISE) cruise of May/June 2006. Dissolved and particulate aluminum (Al) concentrations were significantly greater in the river than in the coastal waters that mixed to form the plume. Dissolved Al concentrations in the Columbia River (∼80 nM) were low relative to other major rivers. Leachable and total particulate Al concentrations within the river reached concentrations greater than 1000 nM and 18,000 nM, respectively. Dissolved Al within the Columbia River estuary showed a significant removal (∼60%) at salinities between 0 and 10 with salt-induced flocculation of colloidal Al complexes and enhanced particle scavenging being probable explanations for aluminum removal. Dissolved and particulate Al concentrations were significantly greater in near-field plumes relative to surrounding coastal waters. As the plume advected from near-field to far-field away from the river mouth, dilution of the plume with lower dissolved Al surface waters as well as particle scavenging along the flow path appeared to be controlling dissolved Al distributions. Particle settling as well as dilution with lower particle-load waters led to observed decreases in particulate Al as the plume moved from near-field to far-field. However, the percent-leachable particulate aluminum in both near-field and far-field plumes was remarkably constant at ∼7%. Dissolved and particulate Al in a far-field plume over 100 km southwest of the Columbia River mouth were over an order-of-magnitude greater than surrounding waters, illustrating the importance of the Columbia River plume as a mechanism for transporting Al offshore. Aluminum could be used to trace the input of biologically-required elements such as iron into waters off the shelf.     

Spreading of river water in Suruga Bay

We have investigated the spreading of river water in Suruga Bay by performing numerical experiments and conducting field surveys with drifting buoys. There are clear seasonal variations in the large river discharges into the bay: increased discharge in the rainy summer season and decreased discharge in the dry winter season. The numerical model reproduces the main feature that has been observed in the actual sea: the river water extends gradually from the northwestern to the southeastern regions in the bay, especially in summer. The river water spreading is greatly influenced by the bottom topography of the bay: the Fuji River water spreads over a deep continental slope as a surface-advected plume and extends well offshore, since a large bulge (anticyclonic eddy at the river mouth) extends well offshore and effectively transports the river water offshore. On the other hand, the Oi River water tends to flow parallel to isobaths (along a coastline) on a shallow continental shelf as a bottomadvected plume. Moreover, the influences of seasonal variations in the stratification and a bay-scale, wind-driven circulation are also investigated. Trajectories of the drifting buoys, which were released around the Fuji River mouth, certainly suggest that the bulge exists there.     

黄河清水沟流路稳定性分析

根据１９８９年５月和８月枯、洪水两个季节黄河拦门沙区及河口海区地质和水文调查资料，结合黄河利津水文站近几年的径流量和输沙量变化，对黄河清水沟流路稳定性及其影响因素进行综合分析研究。结果表明，近年来黄河来沙量渐少是清水沟流路稳定的重要因素之一，随着河口向南转向海动力作用较弱的莱州湾，海水沿河上溯力逐渐减弱，河流泥沙得以更顺利入海，并在口门外沉积；现流路河口海域的水动力作用虽然较弱，但涨，落潮流的分布     

1999年和2009年夏季珠江口环境要素的对比与分析

对1999年和2009年夏季珠江口的温、盐、溶解氧、叶绿素和径流量等数据进行分析。结果表明,由于1999年航次期间珠江较大的径流量,1999年冲淡水的扩展范围要大于2009年。1999年夏季珠江口水体存在较强的盐度层结,而2009年夏季受较小的珠江径流量和热带风暴浪卡的共同作用,水体盐度层结较弱,0—5m层水体垂向混合良好。两年夏季珠江口表层溶解氧(DO)的分布较为相似,而底层溶解氧的分布则有显著差异,主要表现在河口西岸浅滩区和河口口门外。1999年河口西岸浅滩区DO小于3mg.L-1,河口口门外DO在4—5mg.L-1之间,2009年河口西岸浅滩DO大于5mg.L-1,河口口门外DO小于3mg.L-1。1999年夏季伶仃洋海域内较强的盐度层结是其底层出现低氧环境的主要原因,2009年夏季强化的垂向混合使得表底层溶解氧得到了及时交换,阻碍了西岸浅滩区底层低氧环境的出现,而盐度层化和浪卡带来的浮游生物的耗氧作用可能是口门外底层出现低氧环境的原因。