Numerical Study on Tidal Mixing in the Bohai Sea

The spatial and temporal variability of tidal mixing in Bohai Sea is studied using a numerical approach. In calculating tidal mixing, accurate barotropic tidal current is obtained via a harmonic analysis package utilizing the simulated current output from a high-resolution regional ocean model. And a “small-scale” roughness map is adopted to describe the detailed topographic features of Bohai Sea. It is shown that the tidal mixing estimated in Bohai Sea is much higher than the level of global background, and fluctuates considerably at some regions within a single day. In Liaodong Bay, Bohai Bay and Bohai Strait, the mixing varies greatly, with the peak value of O (10^?2) m² s^?1. The order of magnitude of mixing in Laizhou Bay is about O (10^?5～10^?3) m² s^?1. Mixing with background level of O (10^?5) m² s^?1 only appears in central area. Result also shows that rough topography plays relatively a more important role than tidal current in enhancing diapycnal mixing in Bohai Sea. The distributions of tidal mixing in selected sections reveal that the vertical stratification in Bohai Sea is not obvious, generally renders a barotropic structure.     

渤海的潮混合特征及潮汐锋现象

人们对黄海的潮汐锋现象已有一些报道和研究[1～4],但对渤海的潮汐锋现象却没有进行过认真的分析和讨论,迄今只有赵保仁[1]在讨论黄海的潮汐锋时,指出过渤海海峡的潮汐锋现象;而黄大吉等[5]在数值计算渤海的温度变化时也指出在渤海内部存在着潮汐锋现象,但却没有进行深入的分析和给出任何实测证据.本文试图根据方国洪和曹德明最近在渤海取得的潮汐潮流数值计算结果1),计算由Simpson等[6]提出的陆架海的潮混合层化参量,来讨论渤海的潮混合特征;并进一步利用实测水文资料和海面温度的卫星遥感图像来说明渤海潮汐锋的分布和变化特征.     

渤海东部潮流动力地貌特征

渤海东部发育了典型的潮流动力地貌体系，它由老铁山水道冲刷槽、辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成。前者为潮流侵蚀区，后两者为潮流沉积区。老铁山水道表层最大流速可达５ｋｎ，潮流强烈侵蚀海底；辽东浅滩表层最大流速１．３～２．３ｋｎ，Ｍ２分潮椭率绝对值小于０．４，潮流往复性强，形成潮流沙脊；渤中浅滩表层最大流速为１．２～１．６ｋｎ，Ｍ２分期椭率绝对值大于０．４，潮流旋转性强，形成潮流沙席。６号沙脊南端详测区的旁侧声纳镶嵌日显示的微地貌形态有海底沙丘、沙条、彗星尾标志和冲刷沟，表明沙席和沙脊均是现代潮流作用形成的底形。该潮流动力地貌体系中，净沉积物搬运从老铁山水道至两潮流浅滩；在详测区净沉积物搬运从南向北。     

渤黄东海潮能通量与潮能耗散

利用同化高度计资料和沿岸验潮站资料对潮汐数值模式进行同化,根据同化后的数值模式结果,对渤黄东海中的潮能通量和潮能耗散进行了研究.M2分潮从太平洋进入渤黄东海的潮能为122.499GW,占4个主要分潮进入总量的79%.黄海是半日分潮潮能耗散的主要海区.全日分潮则主要耗散在东海.全日分潮在遇到陆坡的阻挡以后有一部分潮能沿着冲绳海槽向西南传播,并有一部分潮能反射回太平洋,其中O1分潮通过C3断面反射回太平洋的潮能,约占其传入东海潮能的44%.     

东海和凯尔特海潮流沙脊的对比研究

东海潮流沙脊与凯尔特海沙脊均为开阔陆架上的大型深水沙脊，它们都形成在冰后期海面上升时期。目前仍然经受现代潮流和风暴浪的作用，具有一定的活动性，处于活动沙脊和衰亡沙脊之间的发育过程，属于准活动沙脊。与东海比较，凯尔特海的动力作用更强。东海沙脊横剖面大多呈向西南方向倾斜的前积层理，偶见波浪侵蚀面，反映以潮流作用为主形成的沙脊内部结构的特点；凯尔特海沙脊剖面呈现复杂的交错层理，内部有较多的波浪侵蚀面，这是潮流和波浪共同作用形成的沙脊内部结构的特点。     

Relationships Between Tidal Prism and Throat Area of Tidal Inlets Along Yellow Sea and Bohai Sea Coasts

The relationship between P (spring tidal prism) and A (throat area below mean sea level) is statistically analysed in terms of 29 tidal inlets or bays along the Huanghai Sea (Yellow Sea) and Bohai Sea coasts. For 15 of these tidal inlets, the best regression equation is A(km2) = 0.845 />(km3)1.20. The analysis shows that C and n are little different from those in the P-A relationship for the inlets of the South China Sea and East China Sea coasts. It is noted that the relationship between P and A is unstable because of the difference in sediment abundance. The study shows that a united P-A relationship can be obtained for the tidal inlets of lagoon type and bay-drowned-valley type, not containing some half-circle shape bays which confront deep water. These half-circle bays do not belong to tidal inlets because they do not have enough sediment abundance and are fairly open.     

渤海夏季实测潮流特征

对渤海内11个测站的夏季潮流资料进行调和分析。对不同仪器、不同时间段潮流资料的分析结果进行比较,并通过潮流调和常数进一步计算潮流椭圆要素,据此分析分潮流最大流速的垂直分布,渤海全日潮和半日潮的潮流旋转方向和潮流性质。     

扬子浅滩东南海域海底潮流沙脊、沙波特征

利用seabat8101多波束系统对扬子浅滩东南海底地形进行了高精度探测。发现海底呈明显近乎平行排列的条带状起伏,脊谷相间,沙脊大部分呈NW-SE向排列,发育在45~50 m水深范围之内,沙脊横剖面不对称,大部分沙脊西南侧坡度大、东北坡缓。沙脊规模略有差异,沙脊宽度约0.6~9.8 km,沙脊之间间距可达8.9~22.4 km,高度约1.8~13.3 m,研究区内最长可达53 km。部分脊槽过渡区域发育成片链状海底沙波,沙波大致呈NE-SW走向,波高约0.3~1 m,波长1 km左右。研究区中西部有海底礁石孤立地突兀于相对平坦的海底之上,暂定名为扬礁,最浅水深35.9 m,位于30°59'7.4'~31°N,124°36'48.7'~124°37'40'E。扬子浅滩东南海域沙脊是介于活动沙脊和衰亡沙脊之间的准活动沙脊。该研究将为我国海洋开发和海洋经济发展、海洋行政管理以及海洋安全保障提供服务。     

Types and characters of sub-bottom acoustic reflection in eastern part of Bohai Sea

Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｕｂ－ｂｏｔｔｏｍｐｒｏｆｉｌｅｒｈａｓｒｅｖｅｄｅｄｓｅｄｉｍｅｎｔａｌｓｔｒａｔａａｎｄｅｎｔｉｒｏｎｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｅｕｔｔｍｐ．ｏｆｔｈｅｌ３ｏｈａｉＳｅａｓｉｎｃｅｔｈｅｌｔａｔｅＰｌｅｉｓｔｏｃｅｎｅ．Ａｔｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆａｃａｕｓｅｉｃｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｔｓｔｒａｔｔｌｇｍｐｈｉｃｐｒｉｎｃｉ－ｐｌｅ，ｓｏｍｅｃｌｔ．ｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｙｐｉｃａｌａｃｏｕｓｔｉｃｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｉｓｎｚａｄｅｏｕｔｔｎｄｗｉＵｂｅｆａｖｏｕｒａｂｌｅｆｏｒｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎａｎｄｒｅｃｏｇｎｂａｔｉｏｎｏｆａｏｏｕｓｔｉｃｐｒｏｆｉｌｅｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａ     

末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流演变过程模拟研究

末次盛冰期结束、海侵开始后渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变对该区泥沙的输运与沉积 ,以及海底地貌的形成、分布以及演变等具有深刻影响。文中数值模拟末次冰消期以来 4个特定时期 ,即比现在海面低 80 m、5 2 m、30 m海面以及全新世最大海侵时渤、黄、东海陆架的潮汐、潮流。根据不同时期的潮汐、潮流分布特征得出 ,末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变过程大致以全新世最大海侵为界划分为两个阶段 :1全新世最大海侵前为渤、黄、东海陆架潮汐、潮流基本分布格局的形成阶段 ;2全新世最大海侵后 ,为基本分布格局的局部调整阶段。末次冰消期以来基本海岸轮廓的变迁是渤、黄、东海陆架区潮汐、潮流演变的主要控制因素     

渤、黄、东海M2和K1分潮潮流场的有限元模拟

使用有限元模式(QUODDY)数值模拟了渤、黄、东海浅水区的M2和K1分潮潮流场。对于M2分潮潮流场,东分量和北分量的潮流调和常数与16个测站观测资料的平均绝对误差分别为8.23 cm/s,23.74°();7.36 cm/s,27.78(°)。对于K1分潮潮流场,则分别为8.39 cm/s,36.48(°);9.40 cm/s,38.04(°)。文中得到的M2分潮流在模拟海区共有9个圆流点(秦皇岛附近1个,莱州湾口1个,山东半岛北部海域2个,黄海北部2个,苏北辐射沙洲的外侧1个,舟山群岛东南海域2个)。K1分潮流在模拟海域也存在9个圆流点(秦皇岛附近1个,莱州湾口1个,北黄海2个,南黄海1个,苏北辐射沙洲的外侧1个,济州岛东南海域3个),其中黄海北部偏北的圆流点(39°25′N,123°05′E)和济州岛东南海域最东南的圆流点(32°50′N,127°50′E)以前未见过报道。     

Simulation of the seasonal thermal structure in the Bohai Sea

The seasonal thermal structure in the Bohai Sea are examined with a three-dimensional boroclinic primitive equation model for shelf sea.The evolution of the seasonal thermal stratification is well simulated.The stratification appears early in April,first in the area off Qinhuangdao and it is well developed in the middle of May.It intensifies with synoptic and neap-spring fluctuations throughout the summer and reaches its maximum in the middle of July.Eventually,it is destroyed at the end of September.There are cold water belts between well-mixed and stratified regions.They are loGated on the mixed side of tidal fronts,and coincide with the isolines for a temperature difference of 1-2℃ between surface and bottom.The sea surface temperature (SST) distribution shows local maxima at the head of three bays and to the south of Qinhuangdao during the summer.The Bohai Sea responds to the variability in the atmospheric forcing and in tides with the synoptic and neap-spring variations of SST,as well as in the stratification and in variable positions of tidal fronts.     

Modelling of the barotropic processes in the Bohai Sea

ＭｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｔｈｅｂａｒｏｔｒｏｐｉｃｐｒｏｃｅｓｓｅｓｉｎｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａ￥ＨｕａｎｇＤａｊｉ；ＣｈｅｎＺｏｎｇｙｏｎｇａｎｄＳｕＪｉｌａｎ（ＳｅｃｏｎｄＩｎｇｔｉｔｕｔｅｏｆＯｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ，ＳｔａｔｅＯｃｅａｎｉｃＡｄｍ...     

渤黄海潮汐潮流精细化数值模拟及可视化预报系统

利用有限元海洋模式ADCIRC (Advanced Circulation Model),建立了高分辨率的渤黄海二维潮汐潮流数值模型,该模型以M2,S2,K1,O1等8个分潮的水位作为驱动,模拟出了该8个分潮的潮汐潮流调和常数;利用该调和常数预报的潮位和二维平均潮流与实测资料相比,符合较好;利用模拟得到的潮汐潮流调和常...     

东海陆架冰后期潮流沙脊地貌与内部结构特征

东海陆架以宽平的地形、充分的陆源沉积物供应、快速沉降和强动力场为特征，中外陆架发育大规模潮流沙脊地貌。潮流沙脊走向大致为NW—SE向分布，与区域潮流主方向一致或成较小交角。东海陆架冰后期潮流沙脊以不对称横剖面为特征，陡坡倾向SW。沙脊内部发育典型的高角度前积斜层理，倾向与沙脊横剖面陡坡方向一致。这些斜层理可以划分为高达4组不同特征的组合，分别代表潮流沙脊发育的不同阶段，对应于冰后期海平面上升的不同时期。东海陆架潮流沙脊主体形成于冰后期海侵阶段，目前仍然受到陆架潮流场的影响，沙脊顶部为再沉积活动层。     

渤、黄、东海8个主要分潮的数值模拟研究

应用MIKE数值模拟软件,采用无结构三角形网格,建立一套计算区域包括整个渤海、黄海、东海以及东海大陆架和琉球群岛的高分辨率数值模型,考虑了实际水深和岸线,外海开边界采用西北太平洋大模型结果的潮位提供,模拟了东中国海潮波的波动过程,对潮波垂直运动过程进行调和分析,得到了渤海、黄海、东海的M2,S2,K1,O1以及N2,K2,P1,Q1八个主要分潮的传播和分布特征。利用中国沿海14个潮位站的调和常数对模型结果进行了验证,验证结果显示模型较为准确可靠。研究结果表明:4个主要半日潮(全日潮)在渤、黄、东海的传播情形基本相似,即潮波在渤海、黄海、东海沿岸的传播性质上类似沿岸开尔文波的传播形态,并且成功再现了计算海域的4个半日分潮无潮点和2个全日分潮无潮点。全日潮振幅各无潮点附近振幅最小,而海湾的波腹区振幅最大,东海潮差呈现近岸方向振幅大、离岸方向振幅小,浙闽沿海振幅也较大,黄海振幅相对较小,渤海振幅在辽东湾和渤海湾顶最大,两个无潮点周边振幅较小。     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

渤海海湾纳潮量现状卫星遥感调查与分析

利用14景环境与灾害监测预报星(HJ-1A/1B)CCD相机卫星数据,提取不同潮位下渤海海湾的水域面积.结合潮汐订正的方法,计算获得了2010年辽东湾、渤海湾和莱州湾的纳潮量分别为9.32x1010m3、3.03x1010m3和0.54×1010m3.计算结果将为渤海动力学研究提供参考.     

渤海对辽东半岛大暴雨影响的数值试验

运用MM5V3.5模式成功模拟了辽东半岛2004年8月3日的大暴雨过程,并模拟出了产生大暴雨的中尺度低压.敏感性试验比较了渤海、沙漠、城市和地形高度产生的地面温度、湿度、不同高度的水平风速、垂直速度的变化,研究了不同下垫面造成的边界层结构特征和局地环流,揭示出渤海和辽东半岛地形使降水大幅度增强.湿位涡诊断分析表明,此次大暴雨是在低层强对流不稳定和斜压不稳定条件下发生的,改变渤海地表和降低辽东半岛地形高度都使低层不稳定减弱.     

中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2~3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%~92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。