东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究I．环流的基本特征

利用三维斜压流体动力学模型 ,通过对东海沿岸海区冬、夏季的斜压环流及其温盐结构的数值研究 ,揭示研究海区垂直环流及其温盐结构的动力过程及其成因。垂直环流的模拟结果表明 :冬季 ,沿岸海区的垂直环流以逆时针流动 ,近表层为向岸流 ,沿岸为下降流 ,近表层以下为离岸流 ,其在外海有明显的上升趋势 ,沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱 ;夏季 ,沿岸海区的垂直环流以顺时针流动 ,近表层以下为向岸流 ,沿岸为上升流 ,近表层为离岸流 ,其在外海有明显的下降趋势 ,沿岸上升流自底层至表层逐渐由弱变强。就整个沿岸海区而论 ,冬季沿岸下降流和夏季沿岸上升流的强度都随着岸界地形坡度、风速及风向与岸线偏角的变化而变化。沿岸下降流形成的主要原因是由于冬季东北风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致 ,而沿岸上升流形成的主要原因则是由于夏季西南风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致。     

东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究Ⅰ.环流的基本特征

利用三维斜压流体动力学模型,通过对东海沿岸海区冬、夏季的斜压环流及其温盐结构的数值研究,揭示研究海区垂直环流及其温盐结构的动力过程及其成因。垂直环流的模拟结果表明：冬季,沿岸海区的垂直环流以逆时针流动,近表层为向岸流,沿岸为下降流,近表层以下为离岸流,其在外海有明显的上升趋势,沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱;夏季,沿岸海区的垂直环流以顺时针流动,近表层以下为向岸流,沿岸为上升流,近表层为离岸流,其在外海有明显的下降趋势,沿岸上升流自底层至表层逐渐由弱变强。就整个沿岸海区而论,冬季沿岸下降流和夏季沿岸上升流的强度都随着岸界地形坡度、风速及风向与岸线偏角的变化而变化。沿岸下降流形成的主要原因是由于冬季东北风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致,而沿岸上升流形成的主要原因则是由于夏季西南风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致。     

珠江冲淡水季节变化及动力成因

依据珠江口及其附近海域2006-2007年4个航次的CTD资料,分析珠江冲淡水的扩展形态和垂向结构,结果表明:表层冲淡水仅在夏季同时向粤西和粤东扩展,其余季节以西向扩展为主,而底层冲淡水全年向西扩展;冲淡水的主体部分大致位于10 m水深之上,但最大厚度在秋季可以超过20 m水深。通过结合同期风、海流、潮汐资料分析发现径流和风是控制冲淡水扩展范围和垂向结构的关键因子,夏季珠江冲淡水的范围最广,其次是春季,冬季最窄;夏季西南季风有利于其向东及向外海扩展,东北季风驱使珠江冲淡水向西扩展并制约冲淡水向外海扩散;粤西的水位梯度全年都驱动沿岸流向西流,而粤东的水位梯度仅在夏季有利于珠江冲淡水东向扩散,相应的粤东沿岸流在夏季指向东北,其余季节均指向西南。     

南海西部及北部的地形Rossby波

南海是世界著名的季风盛行海域,冬季盛行东北季风,夏季盛行西南季风。东北季风盛行期间,海表层为西南向漂流;西南季风盛行期间,海表层为东北向漂流。由于季风的作用及热盐的影响,因而南海的流场与质量场互相调整适应。夏季南海东北部海水堆积,海面由东北向西南倾斜;冬季则相反。考虑到流场、质量场以及地形作用相互调整和β效应的影响,在等深线密集的那些海区因底形倾斜引起等效β效应可能会产生地形Rossby波。     

越南巴达棱湾沿岸海域周年风和浪的观测分析

基于国内首次在越南巴达棱湾2007年5月—2008年4月的风、浪现场实测资料,对该海区的风和浪的基本特征进行了初步统计分析,得出如下结论:1)海区季风现象明显,冬季(夏季)盛行东北(西南)季风,东北季风强度大于西南季风强度;2)海区波向与风向基本一致,即冬季(夏季)常浪向和强浪向均是E(SSW)向浪;3)海区以风浪为主,波谱表现为多峰结构,主峰多为单峰和双峰结构,东北季风(西南季风)期间,峰值周期对应的波向为E(SSW)向,台风对海域的波谱影响明显。文章结果对认识与我国同纬度的南沙群岛海域的风、浪特点具有一定参考价值。     

夏季粤西沿岸流特征及其产生机制

根据粤西海域漂流瓶的运动轨迹、海流周日定点连续观测结果、温盐大面站调查的资料、船测ADCP的流矢量和卫星遥感SST的综合分析结果发现,夏季珠江口以西的近岸流大部分时间向西运动,它构成琼州海峡东部气旋涡的北翼;向西的沿岸流还有一部分海水通过琼州海峡向西进入北部湾.并不像传统观点认为的那样,琼州海峡冬季余流向西,夏季余流向东.如果西南风强盛,向西的沿岸流方向可以暂时转而向东北.还揭示了粤西海域、琼州海峡和北部湾北部海域夏季沿岸流的重要特征并进行了机制分析.     

台湾海峡西部海域温、盐度分布特征

本文分析了台湾海峡西部海域水温、盐度分布特征,结果表明:本海区温、盐度分布具有明显的季节性变化。冬季浙闽沿岸水南下,可影响到广东南澳,流经台湾岛北部的黑潮分支在东北风作用下,转向西南可影响到海潭岛东部远岸区,该季节温、盐度低,垂直分布均匀。夏季经由巴士海峡来的黑潮水进入本海区,温、盐度普遍升至最高,近岸区海水层化现象明显,海区中部水平分布均匀。南日岛至海潭岛北部近岸区和古雷头东部远岸区各有一个上升流区,南澳岛至台湾浅滩有一个宽约半个纬距的西北-东南向的高温低盐带。     

南海冬季表层海流特征及分析

本文介绍了南海冬季盛行西南漂流，整个南海为一反时针环流，主要流系有广东沿岸流，沿岸流外方有东北向的南海暖流，暖流外侧与南海暖流反向的为黑潮南分支，由于受南海地形影响，构成了南海自身的环流系统，南海位于季风区，又十分利于漂流的发展。     

经略21世纪海上丝路之海洋环境特征:海流特征

海流对于海洋渔业、海洋表层初级生产力分布、海洋物质输运等理化生现象有着重要影响。文章利用海洋再分析流场资料,简要分析印度洋海区和南海海区(20°S—30°N,30°E—130°E)的流场年平均以及季节变化特点,得出以下结论:1南海海区流场的季节变化显著,受到季风、黑潮和地形的共同影响作用,在东北季风期间存在沿粤东沿岸至海南岛南侧转向沿越南沿岸的一支流系,该流系的强度变化影响爪哇海等南海南侧海区流场变化。2苏拉威西岛东侧和加里曼丹岛西侧流系有明显的季节变化,在流动强盛的时期这两支流系均是偏南向流动;从爪哇海流出的海流常年存在,夏季附近流速最大,最大流速分布在1.0m/s。3赤道印度洋海区和非洲东岸的沿岸流存在明显的季节变化,上层海区流动的低流速区存在流向切变;沿岸流最大流速在5-9月出现,可达1.8m/s以上,而赤道流系则在11月,可达0.8m/s以上。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究Ⅱ.环流的基本特征

利用POM模型,以研究海区的海面风应力、温度和盐度资料作为海面边界条件,以与外海界面处的温度和盐度资料作为侧向液边界条件,并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流的影响,对长江口及其邻近海区各季节的三维斜压环流和温、盐结构进行了数值模拟。环流的数值结果表明,冬季和秋季研究海区的水平环流主要由长江径流、东海沿岸流、台湾暖流、杭州湾环流和沿岸流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;东海沿岸流与长江径流顺岸南下,随着自北往南岸界地形坡度的增大,其流幅变窄,流速增强;台湾暖流沿陡坡及其外缘蜿蜒北上,随着自南往北水深的变浅,其流幅由宽变窄继而又由窄变宽,流速却一直由强变弱。冬季和秋季海区纬度断面垂直环流的总趋势由近岸向外海流动,海底地形变化缓慢区离岸流产生波动,海底地形变化显著的陡坡区离岸流产生剧烈振荡而生成强升降流。春季和夏季研究海区的水平环流主要由长江径流与东海沿岸流汇合流、台湾暖流、杭州湾环流、舟山群岛附近及长江径流和东海沿岸流汇合流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;长江径流和台湾暖流平行北上并在长江口以北产生顺时针偏转。由海区水平环流特征和变化趋势证实,春季长江冲淡水已开始向东北偏转,夏季冲淡水的偏转程度、伸展距离和扩展范围都更甚于春季;春季在长江口近岸存在弱上升流,夏季长江口外的陡坡区出现下降流,而长江口以北和以南的陡坡区出现上升流。     

ENSO事件期间我国东南沿岸海区季风变异及南海北部海区的响应

本文利用1973—1987年850hPa和沿岸5个地面站月平均风资料,探讨了ENSO期间我国东南沿岸海区季风场的变化及其对沿岸表面水温和水位的影响。通过资料分析和理论估算表明,在事件期间,研究海区出现西南风异常,事件前一般出现东北风异常。由于风向基本与海岸线走向一致,Ekman的搬运作用将导致沿岸海水或者堆积于海岸或者作离岸运动,从而对沿岸水位和表面水温均能产生重大影响。在ENSO事件的夏季,西南风增强,冬天东北风减弱。它们对水位和表面水温的总效应均是使其产生较大的负距平。估算表明,在ENSO期间西南风将出现1—1.5m/s的偏差。这种西南风异常将导致沿岸水位降低7—11cm。因此,这种风场的变化是引起我国东南沿岸海区水位和表面水温出现较大负距平的主要原因。     

南海北部陆架区夏季上升流数值研究

采用三维斜压非线性数值模式并结合卫星遥感资料分析,对南海北部陆架区夏季上升流进行了初步研究.研究结果表明,上升流是南海北部陆架区6-9月的一个规律性现象,而不是个别年份的特殊现象;海南岛东部沿岸及雷州半岛以东广州湾东南部一带海域(琼东上升流区)、汕头沿岸直至福建沿岸南日群岛附近海域(粤东上升流区)夏季表层及次表层海水均表现出明显的低温、高盐、高密等陆架上升流特征;上升流中心主要位于海南岛以东清澜湾至七洲列岛之间111°10'E、19°45'N附近,陵水湾至陵水沿岸110°15'E、18°25'N附近,粤东汕头沿岸116°45'E、22°50'N附近及澎湖列岛以西118°E、23°40'N附近.同时通过对模拟结果与QuikSCAT风场的比较分析发现,沿岸上升流与局地风场有着密切的关系,夏季西南风及风应力旋度对琼东沿岸上升流的形成有着非常积极的作用;而粤东沿岸风应力旋度较小,但夏季西南风仍是诱生粤东沿岸上升流的重要因素之一.     

利用温度盐度值估算流向

台湾海峡是一个平均水深大约在七、八十米以内的狭长海峡。外有黑潮水、南海水入侵;内多为入海径流和闽、浙、粤沿岸水影响,且终年为盛行东北—西南季风的海域。水文要素分布,具有明显的季节变化;冬季海水几呈垂直均匀状态;夏季则出现层化现象。对这样多种水系交汇复杂的海区,要进行温度、盐度质量场的分析研究,在缺乏实测流场资料的情况下,显得十分困难。因此,本文从湍流扩散方程出发,采用有限差分法,对台湾海峡局部海区—闽南渔场的温度,盐度值进行了初步分析。目的在于进一步了解本海区水文要素分布特点及其流系的变化规律,同时,更重要的是,寻找一种计算流向的方法。文章通过温度、盐度值,估算了湍流扩散系数K_H与东向平均速度分量U的比值K_H/U。且在计算出K_H/U的同时,还估算了水平平均流场的流向。这对于没有实测流场资料的海区,给出其流场的平     

磨刀门口夏冬季沿岸流特征及成因分析

根据2011—2012年磨刀门口的夏、冬季大、中、小潮定点观测资料,对欧拉余流、斯托克斯余流以及拉格朗日余流进行分析。结果表明:（1）外海测点的欧拉余流和拉格朗日余流,冬季在各潮型下均为一致的西南沿岸方向,夏季除东、西汊道点在强径流下表现为顺汊道指向外海方向,其余外海各点仍以西南沿岸方向为主;（2）斯托克斯余流远小于欧拉余流,夏季明显大于冬季,方向基本与欧拉余流相反;（3）冬季磨刀门口海域具有稳定西南向沿岸流特征,南海东北季风的驱动作用是其形成的主要原因;夏季磨刀门口各潮型下沿岸流特征各异,其影响的主要因素为径流和风,同时地形的影响不可忽略,特别是拦门沙形成的汊道分流作用,对强径流作用下水沙输移影响十分显著。     

利用卫星高度计资料分析热带大西洋表层环流的季节性变化

利用1993年4月至2001年3月的TOPEX/POSEIDON卫星高度计遥感资料,研究了热带大西洋(15°S-25°N,50°W-5°W)海面高度距平和表层环流结构的季节性变化。研究结果表明:夏季和冬季海面高度距平分布呈相反的结构,低纬度海区(0°-15°N之间的海区)海表风应力旋度所产生的Ekman抽吸而导致的海面升降是该海区海面高度距平季节性振荡的重要影响因素。热带大西洋表层流结构大部分海域季节变化不明显,部分流系具有明显季节振荡,东向的北赤道逆流夏季强度较大,冬、春季流速较小;非洲沿岸流冬季流向为东南向,其他季节流向为东北向。值得一提的是,几内亚海湾表层流秋、冬季为东向,而春、夏季为西向。通过卫星跟踪ARGOS漂流浮标观测结果进行的对比验证表明,上述遥感资料分析的表层地转流场与海上观测结果一致。     

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。     

夏季台湾海峡南部海区的海流结构

本文根据台湾海峡南部海区夏季的海流调查资料,参考温、盐、密度等的历史资料和有关方面的研究成果,论述了表层、中层和下层的海流结构。结果表明,南海暖流继续沿着海区中部向东北延伸,但在粤东、闽南近岸的表层这支海流还受到沿岸低盐海水的影响;而黑潮南海分支北段的边缘部分可以影响到本海区的南部海域,这一部分还可能有一支流分出并沿着台湾岛西岸北上。     

2006年冬季粤东沿岸下降流观测分析

根据珠江口及其附近海域2006年冬季(2006年12月至2007年1月)航次的CTD调查资料发现,由于表层水体冷却而产生的对流作用,以及东北季风、浪、流等强动力条件下,冬季陆架水体垂向混合均匀,但粤东近岸海域却存在显著的温跃层及逆盐跃层,其原因在于:东北季风的Ekman效应引起了陆架表层高温、高盐海水向岸输送,东北季风还驱动了西南向沿岸流,其底边界层的Ekman效应引起了沿岸底层低温、低盐海水离岸输送,这样就形成了陆架方向的次生环流,在沿岸海域则为下降流,并表现为沿岸海域的逆盐跃层及温跃层现象。在下降流显著的区域,溶解氧垂向分布均匀且浓度较高,这应归因于下降流将溶解氧浓度较高的表层水带入深层所致。     

浙江近海夏季流场特征分析

为了揭示浙江近岸流场特征及沿程变化规律,于2006年和2009年夏季在浙江岸外3个固定点利用ADCP潜标进行了多个潮周期分层海流流速、流向观测。研究结果表明:(1)浙江沿岸流在中北部海域(A和B站位)为旋转流,流向呈顺时针方向旋转,在南部(C站位)涨潮流方向基本为北向,落潮方向为东偏北向;各站位海流在垂向上流向较一致。(2)3个站位垂线平均流速相近(44.4~51.1 cm/s),但平均流速的垂向分布差异明显;各站的最大流速均大于110 cm/s,且均出现在大潮涨急时刻。(3)观测期间,A(北部)、B(中北部)和C(南部)站位平均余流的大小分别为21.9,12.3和22.3 cm/s;受长江冲淡水影响,A和B站位中上层余流为西南向,从中层向底层流向呈逆时针方向偏转,下层流向呈东南向,可能为台湾暖流牵引所致,C站位余流流向在垂向较为一致,均为东北向,主要受季风影响。(4)夏季浙江沿岸流在沿浙江沿岸北上的过程中,在浙江中部(B和C站位中间)逐渐向东偏转(可能受台湾暖流的牵引),流经海域水深变大。(5)在夏季长江径流量偏小时段,浙江中北部近岸海域也存在向南的沿岸流(同冬季),其范围从长江口以南一直至浙江中北部。浙江近岸海流受季风、长江冲淡水和台湾暖流共同制约,但各区域的主要受控因素不同。     

黄、东海环流的数值研究Ⅲ——正压环流的数值模拟

依据黄、东海环流的的动力学模型 ,运用“流速分解法”对黄、东海正压环流进行了数值模拟。计算结果表明冬季黄海正压环流主要受风应力影响 ,基本形态为黄海暖流由济州岛西南进入南黄海中部 ,其东西两侧分别为两支向南流动的沿岸流 ;夏季主要受到潮致体力的影响 ,为一逆时针涡旋。东海环流主要是边界力作用驱动的结果 ,东海黑潮、台湾暖流和对马暖流较稳定。冬季风应力对东海环流表层流场有消弱作用 ,在夏季则有一定增强作用。