垂向二维潮流数值模型及其在长江口北槽的应用

应用变网格有限元方法，采用任意四边形等参单元，离散横向积分的Navier—Stokes方程，建立河口潮流垂向二维数学模型。应用此模型，对长江口北槽水域两个观测站的潮流水位、流速垂线分布和整个北槽潮流流速纵向分布进行了模拟。潮流水位、流速垂线分布的模拟值分别与观测站的实测值可以较为吻合，证明了本文模型的实用有效。模拟得到的涨急、落急时刻整个北槽潮流流速纵向分布给出了定性的结果。     

南麂岛附近海域潮汐和潮流的特征

以2008年冬季在浙江近海南麂岛附近投放的4个底锚系观测的水位和流速资料为依据,分析了潮汐和潮流特征。水位谱分析结果显示半日分潮最显著,全日分潮其次;近岸的浅水分潮比离岸大。水位调和分析结果表明:潮汐类型均为正规半日潮,近岸处的平均潮差大于3m,最大可能潮差大于6m,潮汐呈现出显著的低潮日不等和回归潮特征。流速谱分析结果显示半日分潮流最强,全日分潮流其次,且比半日分潮流小得多;近岸浅水分潮流比远离岸显著。流速调和分析结果表明:潮流类型均为正规半日潮流,靠近岸的两个站浅水分潮流较显著;最显著的半日分潮流是M2分潮流,其最大流速介于0.32～0.48m/s之间,全日分潮流均很弱,最大流速小于0.06m/s。M2分潮流均为逆时针旋转,椭圆率越靠近海底越大;最大分潮流流速分布为中上层最大、表层略小、底层最小;最大分潮流流速方向的垂向变化很小,底层比表层略为偏左;最大分潮流流速到达时间随深度的加深而提前,底层比中上层约提前30min。潮流椭圆的垂向分布显示这里的半日分潮流以正压潮流为主;日分潮流则表现出很强的斜压性。     

福建海区的潮汐和潮流

本文根据实测资料和潮汐学基本理论,分析了福建海区潮波结构和特征、潮汐和潮流主要特征值的分布规律。结果表明,泉州湾以北海区潮汐很强,为半日潮;港湾区因受地形影响潮流很强,性质为半日潮;外海区潮流很弱,性质多为混合潮。福建南部海区潮汐很弱,性质多数是混合潮;潮流很强,性质为半日潮。     

丁字湾近岸海域潮汐、潮流和余流特征研究

利用丁字湾近岸海域2021年的最新观测资料,研究了潮汐、潮流和余流的基本特征和变化规律。得出如下结论：潮汐为正规半日潮,最大潮差405 cm,最小潮差69 cm,平均潮差248 cm,涨潮历时小于落潮历时。潮流为规则半日浅海潮流,最大涨潮流流速为67 cm/s,最大落潮流流速为72 cm/s。涨潮流历时小于落潮流历时。垂向来看,表层流速最大,中层次之,底层最小。海流的旋转谱分析的结果显示M₂分潮的谱峰值最高,运动形式为逆时针旋转流。余流,整体余流流速小于10 cm/s,表层余流最大,中层次之,底层最小。观测期间,长周期的风向和余流流向相反,因此风不是余流的控制因素。     

东海潮汐和潮流特征的研究

关于我国近海(124°E以西)潮汐和潮流的基本特征,在1958-1960年全国海洋普查报告中曾进行过分析和研究。近20年来,除积累了更多的资料以外,在分析、计算方法以及潮汐理论方面,也都有了很大的进展。本文拟采用一些新的计算方法,尽可能地搜集了研究海区的所有资料,使用电子计算机,对潮汐潮流各要素进行了计算,并根据计算结果分析研究这些要素的分布特征。     

舟山本岛南部附近海域潮汐潮流特征分析

文章基于沈家门长期潮位站、长峙岛临时潮位站的观测资料和对舟山本岛南部海域多个站位实测的潮流基础数据,采用调和分析法对潮汐潮流进行特征分析。舟山本岛南部附近海域潮汐类型属于规则半日潮,潮差变化和日不等现象明显,有一定的潮汐浅海作用。潮流类型属于以往复流为主的规则半日浅海潮流,实测潮流中涨落潮流速不等、历时不等现象显著,最大流速、平均流速均是大潮大于小潮,涨潮流历时长于落潮流历时,潮流变化主要受协振波所控制,流向在涨落潮方向波动。     

渤海潮汐和潮流数值计算

本文采用交替方向隐式方法积分二维非线性潮汐方程组，在开边界给定潮汐调和常数，计算渤海域最有代表性的半日分潮Ｍ２和全日分潮Ｋ１，利用准调和分析方法给出了两个分潮的同潮图和潮流椭圆图，与实测结果比较，计算结果是令人满意，基本上反映了渤海半日潮和全日潮波运动。本文也计算和讨论了潮汐能量平衡和耗散及潮流分布。利用潮汐和风暴潮耦合模式模拟了潮汐和风暴潮的相互作用。     

钦州湾潮汐和潮流的变化特征

本文根据数值计算结果,分析了钦州湾潮汐和潮流的变化特征。结果表明该湾的潮波运动属于驻波式振动;西部沿岸的流速比东部弱,在龙门港口门附近可达70厘米/秒;其落潮流速比涨潮流速大。     

渤海和黄海潮汐潮流分布的基本特征

对渤海和黄海的潮汐潮流的基本特征，日本小仓伸吉(1936年)等，以及我国全国海洋综合调查(1964年)都曾进行过分析和研究；但由于资料的限制，仅对本海区的潮汐潮流特征进行了一般性的探讨。近几年，我们搜集了较多的资料，主要是国外发表的沿岸验潮数值，并使用了我所和国家海洋局科技情报研究所在潮流大面积预报工作中得出的潮流调和常数。作者曾根据这些资料分析研究了东海潮汐和潮流的特征。本文是这项工作的继续，采用上述方法对渤海和黄海的潮汐潮流进行了分析计算，得到渤海和黄海如下一些潮汐潮流的基本特征。     

胶州湾的潮汐与潮流

胶州湾是我国沿海的一个重要港湾,长期以来对其进行了较多的调查研究工作。大港验潮站自1926年起开始观测(1936-1946年曾中断),目前已积累了44年的长期水位资料。山角底验潮站自1967年开始观测,也积累了16年的水位资料。我们还系统地搜集了我所1958-1959年在薛家岛、东洋嘴、团岛、麦岛、大公岛分别进行的四个月、两个月及半个月的观测资料,以及山东海洋学院1975年在红岛船厂(阴岛)、黄岛客运码头分别进行的三个月及两个月的水位观测资料和团岛湾、后岔湾、大石头等地的潮汐调和常数。此外,我们还搜集了胶州湾及其附近海区共二十三个测站的海流连续观测资料,其中十九个站的资料是由我所在1957-1959年观测的,三个站是1982年“全国海岸带调查”中测得的,另一个站是华东水利学院提供的资料。这些测站,除六个站为一昼夜连续观测外,其余十七个站均为二昼夜以上连续观测(有一个站为十五昼夜连续观测)。观测站位见图1。 我们把搜集到的这些潮汐、潮流资料进行了调和分析,得到了各主要分潮的调和常数及潮汐、潮流特征值。本文以此为基础,结合实测资料,分析了胶州湾潮汐、潮流的基本特征。     

Nutrient budgets averaged over tidal cycles off the Changjiang (Yangtze River) Estuary

During the spring tide period in November 2005, continuous observations were conducted over 25 h (approximately two M₂ tidal cycles) at 12 stations within the Changjiang (Yangtze River) Estuary; and among them nine stations formed a closed rectangle. The observation items included current, salinity, suspended particulate matter (SPM), and nutrients. By establishing a simplified model, physical and chemical hydrography data were used to calculate the net and tidal-averaged budgets of seawater, salt, SPM, and nutrients in this rectangle. The results showed that the inflows and outflows of conservative seawater and salt, as well as SPM, matched well with deficits less than 10%; whereas the outputs of the five nutrient species were only 52%–86% of the respective inputs, suggesting the study area acted as a nutrient sink. Processes that might contribute to the nutrient budgets in the study area were discussed, including phytoplankton uptakes, exchanges at sediment-water interface, atmospheric depositions, nitrogen fixation, and denitrification.     

长江口滨岸潮滩柱样沉积物与孔隙水中氮的垂直分布特征

对长江口滨岸潮滩柱样沉积物及孔隙水中NH4^ -N、NO3^--N和NO2^--N的剖面进行了分析。结果表明,沉积物和孔隙水中NH4^ -N,NO3^--N和NO2^--N剖面分布基本一致,其中NH4^ -N含量最高,这说明有机质的降解反应主要是在缺氧或无氧环境中进行的;沉积物中有机质含量与NH4^ -N含量线性相关;NO3^--N和NO2^--N在剖面中以0～20cm变化剧烈,说明表层和深层有机质的降解程度发生改变。     

Approach of moving boundary and its application in 3D tidal current simulation of Changjiang (Yangtze) River Estuary based on ECOMSED model

Considering three-dimensional model ECOMSED can not simulate wetting-drying of shoal with its fixed boundary, an approach to represent moving boundary in the model is introduced here. This approach smoothly joints the internal and external mode by making use of wetting and drying technique and is verified by a numerical test which presents a good agreement with the previous test results obtained by other researchers. A three dimensional numerical model is established to simulate the hydrodynamics in spring tide in the Changjiang (Yangtze) River estuary by this modified ECOMSED model which is also validated through the observed field data, the simulation presents a good periodic tidal change. It also successfully simulates the tidal current of computational areas and reproduces the tidal flat intermittent appearance.     

Vertical structure of tidal currents in the Xuliujing Section of Changjiang River Estuary

Three long-term fixed acoustic Doppler current profilers were first used for investigating the vertical structure of tidal currents in Xuliujing Section of Changjiang River Estuary. Moreover, three different periods(spring, summer and fall) were also considered for investigating seasonal variations. The semi-diurnal tides were the most energetic, with along-channel speed of up to 80 cm/s for M₂ constituent, which dominates at all stations with percent energy up to 65%–75% during seaso...     

潮汐河口断面悬沙通量组分模式及其在长江口的应用

断面泥沙通量估算的误差主要来源于计算方法、测点布局等,通量模式应该建立在通量估算统计误差最小的原则基础之上.在断面网格设计中采用统计误差最小的等面积单元网格,在泥沙通量估算中采用泥沙组分浓度,在流速变量插值上垂向采用对数函数插值,横向采用第一边界三次方样条函数插值.这样建立的潮汐河口悬沙断面通量组分模式较以往的任何模式更完善,断面通量估算的误差最小.将该模式应用于长江河口南港断面悬沙通量估算及其输移机制分析,断面泥沙通量表现为大潮期大进大出、大出大于大进;小潮期小进小出、小出大于小进;主要输移机制是拉格朗日输移和潮泵.     

长江口及邻近陆架海区夏季小型底栖动物群落结构研究

根据2006年7月13日至8月30日在长江口及邻近陆架海区采集的小型底栖动物样品,对小型底栖动物类群组成,丰度、生物量的水平分布和垂直分布以及调查海区的环境因子进行了研究。结果表明：研究海域小型底栖动物有线虫、桡足类、多毛类、寡毛类、介形类、螨类、双壳类、腹毛类、动吻类、端足类和等足类等11个类群及无节幼体等。平均丰度为453.22±355.34 ind/10 cm2,最优势类群为线虫,占小型底栖动物总丰度的81.37%,次优势类群分别为底栖桡足类和多毛类,分别占小型底栖动物总丰度的10.13%和2.96%。平均生物量为622.65±505.07 μg/10 cm2,生物量占比最高的类群为多毛类,占总生物量的30.21%,其次分别为线虫和寡毛类,分别占小型底栖动物总生物量的23.69%和19.44%。水平分布上,从河口冲淡水区到东海陆架深水区,小型底栖生物丰度呈现由低到高的变化趋势,杭州湾小型底栖动物丰度为240.96±223.47 ind/10 cm2,长江口近岸区为442.91±304.16 ind/10 cm2,东海陆架深水区为865.42±553.88 ind/10 cm2。垂直分布上,小型底栖动物主要分布在0~2 cm层,丰度为290.28±250.03 ind/10 cm2;其次是2~5 cm层,丰度为132.81±128.74 ind/10 cm2;5~10 cm层分布最少,丰度为30.14±31.91 ind/10 cm2。其中线虫、多毛类、寡毛类与桡足类等主要类群的垂直分布与总分布趋势相同。与环境因子进行相关分析表明,调查海区小型底栖动物的丰度主要与水深、盐度和溶解氧显著相关,对小型底栖动物分布影响最大的环境因子组合为溶解氧和盐度。     

长江口邻近海域透明胞外聚合颗粒物浓度和沉降速率研究

透明胞外聚合颗粒物（Transparent exopolymer particles,TEPs）在海洋中分布广泛,其沉降被认为是海洋中生物碳沉降的途径之一。本研究于2011年春季和夏季调查了长江口邻近海域TEPs的浓度和沉降速率,并且估算了其碳沉降通量。研究发现,TEPs浓度春季介于40.00~1040.00 μg Xeq L^-1,平均值为209.70±240.93 μg Xeq L^-1;夏季介于56.67~1423.33 μg Xeq L^-1,平均值为433.33±393.02 μg Xeq L^-1。两个季节,TEPs在水华站位的浓度明显高于非水华站位。相关性分析表明,TEPs与水体叶绿素a浓度呈显著正相关性,表明在调查区浮游植物是TEPs的主要生产者。TEPs沉降速率在春季介于0.08~0.57 m d^-1,平均值为0.28±0.14 m d^-1;夏季介于0.10~1.08 m d^-1,平均值为0.34±0.31 m d^-1。经估算,TEPs碳沉降通量春季介于4.95~29.40 mg C m^-2 d^-1,平均值为14.66±8.83 mg C m^-2 d^-1;夏季介于6.80~30.45 mg C m^-2 d^-1,平均值为15.71±8.73 mg C m^-2 d^-1。TEPs的碳沉降通量可以占到浮游植物碳沉降通量的17.81%~138.27%。水华站位TEPs的碳沉降通量明显高于非水华站位,这是由于水华站位较高的TEPs浓度及沉降速率所致。本研究表明,TEPs的沉降在长江口邻近海域是碳沉降的有效途径,在相应的碳沉降相关研究中应该被考虑进来。     

长江河口潮波特征的年内变化分析

对于径流变化明显的大型河口,其入射潮波受到径流季节性变化的显著影响。以往多关注洪枯季的特征对比,对年内变化过程的讨论还不充分。本文以长江河口潮波为例,基于潮区界以下多站位年内连续的实测逐时潮位资料,分析了潮差及其衰减速率、涨落潮历时等参数的时空变化特征,认识到长江河口潮波沿程特征除洪枯季差异外,还存在显著的逐月变化差异,重点关注镇江到江阴的过渡段,认识到三江营到魏村闸段在低径流月份的平均潮差衰减速率远低于其相邻上下段,仅为其三分之一。涨潮历时从河口段向近口段的递减存在拐点,到了江阴附近后,不再线性减小。并从典型径流量、沿程差异、河宽束窄等角度分析原因。     

基于高光谱传感器的长江口表层悬浮泥沙质量浓度光谱曲线特征研究#br#

悬浮泥沙质量浓度（SSC）是我国河口水体研究的重要水质参数之一,遥感测定SSC是一种重要的方法。为了研究遥感光谱数据和表层悬浮泥沙质量浓度（SSSC）之间的定量梯度关系,本文采集了长江口南汇嘴附近的表层沉积物,定量设计了SSSC的梯度变化值,利用ASD高光谱仪对不同质量浓度含沙水体进行了光学特性测量。结果表明,随着SSSC的增加,水体的光谱反射率曲线具有相似的形态,但也存在一定的差异。当SSSC<36.59 mg/L时,光谱曲线仅在560～580 nm之间有1个反射峰;当SSSC>52.69 mg/L时,光谱曲线第一反射峰位于570～710 nm,并在近红外波段780～820 nm处出现第二反射峰。光谱曲线第一峰值区间存在明显的“红移”现象,且波长的“红移”变化与SSSC的线性拟合R²达到0.91,说明两者呈较强的线性相关性。在400～900 nm光谱范围内,600～860 nm波段对0～200 mg/L范围内的SSSC变化较敏感且比较稳定,740～900 nm波段对>200 mg/L的SSSC的变化具有更强的响应能力。     

近年来人类活动影响下长江河口的变化模式

To evaluate the controlling factors for coastline change of the Changjiang(Yangtze River) Estuary since 1974,we extracted the mean high tide line from multi-temporal remote sensing images that span from 1974 to 2014 at 2-year intervals.We chose 42 scenes to constrain the changing pattern of the Changjiang Estuary coastline,and implemented GIS technology to analyze the area change of the Changjiang(Yangtze) Subaerial Delta.Runoff,sediment discharge and coastal engineering were withal considered in the analysis of the coastline changes.The coastline has transgressed seaward since 1974,and a part of it presents inter-annual variations.The area of the Changjiang Subaerial Delta increased by 871 km2,with a net accretion rate of 21.8 km2/a.Based on the change of sediment discharge due to the major projects in the Changjiang River Basin,we divided the changing pattern of the coastline into three stages:the slow accretion stage(1974–1986),the moderate accretion stage(1987–2002),and the rapid accretion stage(2003–2014).Liner regression analysis illustrated that there is a significantly positive correlation between the area changes and sediment discharge in the Chongming Eastern Shoal and Jiuduansha.This suggested that sediment load has a fundamental effect on the evolution of the Changjiang Estuary.Construction of Deep Waterway in the North Passage of the Changjiang River(1998–2010) led to a rapid accretion in the Hengsha Eastern Shoal and Jiuduansha by influencing the hydrodynamics in North Passage.Coastal engineering such as reclamation and harbor construction can also change the morphology of the Changjiang Estuary.We defined a contribution rate of area change to assess the impact of reclamation on the evolution of Changjiang Estuary.It turned out that more than 45.3% of area increment of the Changjiang Estuary was attributed to reclamation.