渤、黄、东海海流和潮汐共同作用下的悬浮物输运、沉积及其季节变化

渤、黄、东海是一个水动力状况相当复杂的半封闭宽陆架海,本海区悬浮颗粒物含量高,季节变化明显,影响范围广,是世界上悬浮物含量最高的海域之一。对于该海域悬浮物的输运沉积过程、分布规律以及底质分布等中外学者均进行过比较深入的研究(秦蕴珊,1963;Honjo et al.,1974;Milliman et al.,1985,1986;秦蕴珊等,1987,1989;杨作升等,1992;Li et al.,1997;孙效功等,2000;雷坤等,2001)。然而,以往的研究大都基于实际海洋调查资料,由于受实测资料在时间和空间覆盖范围上的限制,很难从整体上把握渤、黄、东海陆架区悬浮物输运的时间和空间变化规律。数值模拟的方法能很好地克服上述局限,已有学者从不同角度对渤、黄、东海的某些海域的悬浮物进行了模拟研究。     

渤、黄、东海悬浮物质量浓度冬、夏季变化的数值模拟

采用HAMSOM三维正压水动力模型结合粒子追踪的悬浮颗粒物输运模型模拟了渤、黄、东海悬浮物质量浓度冬、夏季变化。模拟结果显示,潮流和底质对悬浮物质量浓度的分布有决定性的作用,沉积物再悬浮对悬浮物质量浓度分布影响大,冬季尤为显著。莱州湾中西部和渤海湾南部悬浮物终年维持高质量浓度,古黄河口冬季再悬浮物的质量浓度高于其它季节的。长江口附近悬浮物终年维持高质量浓度,夏季长江口东北悬浮物的质量浓度高于冬季的,浙江沿岸冬季悬浮物的质量浓度高于夏季的。     

渤﹑黄﹑东海悬浮物质量浓度冬﹑夏季变化的数值模拟

采用HAMSOM三维正压水动力模型结合粒子追踪的悬浮颗粒物输运模型模拟了渤﹑黄﹑东海悬浮物质量浓度冬﹑夏季变化.模拟结果显示,潮流和底质对悬浮物质量浓度的分布有决定性的作用,沉积物再悬浮对悬浮物质量浓度分布影响大,冬季尤为显著.莱州湾中西部和渤海湾南部悬浮物终年维持高质量浓度,古黄河口冬季再悬浮物的质量浓度高于其它季节的.长江口附近悬浮物终年维持高质量浓度,夏季长江口东北悬浮物的质量浓度高于冬季的,浙江沿岸冬季悬浮物的质量浓度高于夏季的.     

渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化，因而其环流与输运亦有明显的季节信号，以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型-HAMSOM，模拟了渤海冬、夏了的总环流，渤海环流冬强夏弱，表层风漂流常被下层逆风流所补偿，深度平均环流，即水柱内的输运，流型有显著的季节变化；冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转，辽东湾项有一个顺时针流涡，阻碍了湾顶水与外海水的交换；夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环，内嵌许多局地涡旋，这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同，同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化，但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化，因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

渤、黄、东海水温季节变化特征分析

利用"908"专项所获取的CTD观测资料,系统地阐述了渤、黄、东海温度的分布特征及季节变化。结果显示,冬季,水平方向上,水温分布呈现多舌状:外海温度多暖舌结构,近岸等温线基本平行于岸线,并出现多个指向南方的冷水舌,且暖流区与近岸冷水区间形成了较强的温度峰。夏季,三大海域底层均出现了各具特色的冷水团和冷水块,最为典型的有"渤中冷水"、"辽东湾冷水"、黄海冷水团、青岛冷水团和东海北部底层冷水。春、秋季水温分布呈现过渡季节的特征。春季,跃层开始出现,"渤中冷水"及黄海冷水团等冷水现象开始形成。进入秋季,跃层明显下沉,直至消失,水温分布逐渐呈现垂向均匀状况。同时,分析还表明,三大海域的水温分布存在明显的区域性差异。水温分布的年变幅从北向南、从近岸向外海递减。     

东海泥质和砂质沉积区悬浮物垂向分布的季节变化特征

9404,9410 ,9702及98074个航次对东海泥质和砂质沉积区总悬浮颗粒物的季节调查显示由于冷涡区海水的底层幅聚作用使得位于冷涡中心的111站悬浮物含量高且集中在底层 ;111站海水中悬浮物含量冬、春季高 ,夏、秋季低 ,而410站则是春、夏高 ,秋、冬低。东海悬浮物的垂向分布可归纳为4类 :上低下高型 ,上高中低下高型 ,上低中高下低型及均匀型     

东海陆架水域营养盐的季节变化和物理输运的规律

本文利用“中日黑潮联合调查研究”的资料探讨营养盐在陆架水域的分布和物理输运的基本特征、形成原因和季节变化过程.研究表明,东海陆架水中的营养盐是冬季沿岸低盐的富营养盐水向东海北部和南部输入并与入侵陆架的黑潮上层低营养盐水混合变性形成的.指出陆架富营养盐水的边界位置随季节变化而有明显的移动规律.叙述了营养盐随沿岸水东扩、和黑潮水北上等过程中的混合扩散和输运规律.     

渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化 ,因而其环流与输运亦有明显的季节信号。以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型———HAMSOM ,模拟了渤海冬、夏季的总环流。渤海环流冬强夏弱 ,表层风漂流常被下层逆风流所补偿。深度平均环流 ,即水柱内的输运 ,流型有显著的季节变化 :冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转 ,辽东湾顶有一个顺时针流涡 ,阻碍了湾顶水与外海水的交换 ;夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环 ,内嵌许多局地涡旋。这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同 ,同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化 ,但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化 ,因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

北太平洋波浪输运和西边界流的季节变化

西边界流输运可以用Sverdrup理论推算出来.本文首先利用ECMWF再分析风场数据,计算了44年的月平均的风应力旋度及Sverdrup体积输运,在北太平洋3条纬度上对Sverdrup体积输运进行积分,得到Sverdrup体积输运的季节变化,从中发现,在向赤道流动的方向上,Sverdrup体积输运在冬季存在最大值,夏季存在最小值;同样利用ECMWF再分析波浪数据,计算了44a的月平均的Stokes体积输运,在相同纬度上对Stokes体积输运进行积分,得到Stokes体积输运的季节变化,从结果中发现,在向赤道流动的方向上,Stokes输运在冬季存在最大值,在夏季存在最小值.在本文中设定R=T_(st)/T_(sv)×100%,T_(st)为Stokes体积输运,T_(sv)为Sverdrup体积输运,发现Stokes输运和Sverdrup输运存在同位相的季节变化,并且(-R)冬季平均值在5%以上,年平均值在2%～3%左右,从而推断出波浪诱导的输运对Sverdrup输运,既对西边界流有不可忽视的贡献.     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况，结果表明，东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在-80m至-52m海面期间，主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成；-52m海面之后，该古沙脊逐渐停止发育，扬子浅滩形成于-52m海面之后，至-30m海面时已发育比较成熟，它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新工河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外毛皮选掉，粗粒物质留在原地而形成，南黄海中部泥在-52m海面时已开始形成，该泥是细粒物质的汇，泥沙来源具有多源性但泥沙来量不足，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙漫漫岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成，辽东浅滩沙脊与渤澡浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成，海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海留下粗粒泥沙而形成，南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的物源主要是黄河入海泥沙通过渤海海峡南部向北黄海的扩散分量，该泥非细粒物质的汇，而是处于黄河入海泥沙由渤海向黄海输运的过路地段，渤海中央泥的沉积中心位于其南、北两端，其物源主要为黄河入海泥沙向渤海中部的扩散分量，浙闽岸外泥的物源主为长江南水泥沙与浙闽沿岸来沙，南黄海中部泥、北黄海西部泥、渤海中央泥以及浙闽岸外泥基本与弱潮流区相对应，济州岛西南泥、黄海东部泥的形成最迟始于-30m海面时，长江入海泥沙有为其提供物源的可能，全新世某一特定时期渤、黄、东海陆架不同海区的泥沙输运状况受潮流的强弱、类型以及不对称性等的控制。全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运场的演变受控于潮流场的演变。     

黄东海海区总悬浮物散射特性研究

我国黄东海水体散射特性非常复杂,这是造成该海域水色区划特点显著的原因之一。文中利用2003年4月黄东海试验数据(HD200304)对总悬浮物(TSM,Total Suspended Matter)的后向散射概率~bbs和单位散射系数bs*进行研究。基于对现场数据的统计分析,我们开发了总悬浮物后向散射概率模型,通过相对偏差分析表明,有近90%的样品反演相对偏差控制在±30%之内。对总悬浮物单位散射系数研究时,选择555 nm为参考波段,开发了不同波段间总悬浮物单位散射系数关系模型,通过相对偏差分析表明,有近94%的样品反演相对偏差在±10%之内,反演效果非常好。     

东海悬浮体的分布特征及其演变

悬浮体系指悬浮在水中,经过过滤能停留在滤膜或滤纸上的一切物质质点，其中包括泥沙颗粒、浮游生物及各种胶体物质等。悬浮体浓度分布是自然环境条件的综合反映，与物质来源，海洋环流、潮流、波浪等动力要素密切相关。因此，悬浮体浓度及运移途径是测试环境条件的重要参数，对其进行研究将对开发港口、合理利用土地资源、保护生态环境具有重要的实际意义，对于探讨现代沉积过程则具有理论意义。     

近百年来渤、黄、东海陆架冲淤作用强度数值研究

数值模拟了渤，黄，东海陆架区潮流动力场作用下9种无黏性单粒径泥沙的冲淤作用强度，计算所得渤，黄，东海陆架近百年来的冲淤分布与实测底质类型的分布多数海区相一致，这表明渤，黄，东海陆架的潮流动力场在该区泥沙输运与淤积中起着主导作用，是该区近百年来冲淤作用强度分布格局的主要控制因素。     

渤海、黄海、东海冬季环流的数值模拟

在POM的基础上,建立一个σ坐标系下三维斜压预报模式,利用经过资料同化处理的周平均卫星遥感海面温度资料,考虑海底地形、外海出入流、海面风应力等因素的影响,较好的模拟了冬季渤、黄、东海环流的情况。     

福建主要港湾悬浮物、悬浮有机质等环境因子的分布与变化

依据2001年福建主要港湾水体中悬浮物质的调查资料,讨论了悬浮物(TPM)、悬浮有机质(POM)的分布和动态变化特征。TPM季平均质量浓度为20.86~22.68 mg.dm-3,年平均为21.50 mg.dm-3;其季节变化为11月最高,8月次高,5月最低。11月最高主要受风浪和潮流的影响。POM季平均质量浓度为3.14~3.36 mg.dm-3,年平均为3.27 mg.dm-3;其季节变化为8月最高,5月次高,11月最低。夏季POM的含量分布主要受生物活动影响。叶绿素a季平均质量浓度为6.01~9.02 mg.m-3,初级生产力季平均为54.9~412.8 mgC.m-2.d-1,都是8月最高,11月最低。浮游植物细胞数季平均为3 563.4×103~24 862.4×103个.m-3,5月最高,11月最低。     

Sediment transport in the Yellow Sea and East China Sea

Eight survey cruises in different seasons have been conducted in the Yellow Sea (YS) and East China Sea (ECS) during the period from 2000 to 2008. Suspended sediment concentration (SSC) and hydrological data were collected during each cruise. Data analysis showed that total suspended sediment mass was approximately 0.18 × 10⁹ tons in the surveyed area during spring and autumn seasons. Highly turbid waters were found in the shallow waters between the Subei coast, the Changjiang estuary and the Zhejiang coast with seasonal variations.     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世 9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况。结果表明 ,东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在 - 80m至 - 52m海面期间 ,主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成 ;- 52m海面之后 ,该古沙脊逐渐停止发育。扬子浅滩形成于 - 52m海面之后 ,至 - 30m海面时已发育比较成熟 ,它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新世河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外簸选掉 ,粗粒物质留在原地而形成。南黄海中部泥在 - 52m海面时已开始形成 ,该泥是细粒物质的汇 ,泥沙来源具有多源性 ,但泥沙来量不足。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙闽岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成。辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成。海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海、留下粗粒泥沙而形成。南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的     

机载海洋激光雷达测量叶绿素a浓度、悬移质浓度和浅海深度的性能估计

以14:00时离水辐亮度作为背景光强度,模拟355nm激光雷达测量不同深度水层叶绿素a荧光的信噪比.分析体积衰减系数c、辐照度衰减系数k、散射系数b和透明度盘深度(SDD)的关系.最后模拟532nm激光雷达测量悬移质浓度的最大测量深度和误判率小于10%时的最大海底探测深度随SDD的变化.