清水沟流路期间黄河三角洲区潮波运动的模拟和预测

为了探讨黄河三角洲附近潮波运动的变化特征，乐肯堂等(1995)用二维数值模式模拟了1855-1984年该海区的潮汐和潮流的分布变化，并着重考察了M2和S2分潮的无潮点，以及规则全日潮区的位置变化。乐肯堂等(1995)的研究表明，黄河尾闾的摆动以及由此而造成的黄河三角洲之进退，是该海区潮波特征发生变化的主要外因。自从1976年黄河尾闾改道清水沟以来，该流路已稳定运行了20多年，由此造成了河口附近沙嘴不断向莱州湾内延伸，因而对该区的潮波分布特征产生了显著影响。从黄河三角洲区的经济可持续发展和海洋生态环境的可持续发展的目的出发来规划今后黄河尾闾的走向，就必须对以下两个问题进行深入研究：(1)清水沟流路是否还能长期稳定下去；(2)如果清水沟流路长期稳定不变，并且按照清水沟流路期间黄河三角洲向莱州湾推进的方式来推演10a后黄河三角洲的形势，那么到2010年该区的潮波运动将会发生什么变化。为此，在本文中我们仍然采用乐肯堂等(1995)已经过验证的数值模式和数值预的方法对上述问题作初步探讨。     

半封闭海区潮波运动问题的构建

利用海底粘滞性条件,首先导出了海底摩擦与海面坡度之间的简单关系式,在此基础上导出了水平流通量与海面坡度的关系式。然后利用连续性方程进一步得到了海面升高即潮位所满足的二阶椭圆型方程,进而导出了以潮位形式给出的半封闭海区岸壁不可穿透条件。最终在给定半封闭海区开边界水位分布的条件下构建了完整的关于潮位分布函数的微分方程边值问题。初步讨论表明,海底摩擦矢量与水平流通量矢量并不在相反的方向上。     

黄河三角洲海区2010年潮波分布特征的数值预测

利用二维非线性数值模式,对三角洲邻近海域的潮汐潮流进行了模拟,并根据２０１０年黄河三角洲的预测岩线,预测了该海区２０１０年各主要分潮的分布特征以及最大可能流速分布。数值预测的结果显示２０１０年黄河口迫近海区的潮波分布与目前丰比将不会有显著变化。     

灌河口潮汐不对称数值模拟研究

建立灌河口平面二维潮流数字模型,并在灌河口口门至陈家港河段沿程布置5个采样点和3个横向断面,通过对各采样点一个月数值模拟结果进行调和分析,得出灌河口M2分潮及其主要倍潮的基本特征,然后利用潮位-流速关系图及通过对动量方程中各项的统计计算,研究了灌河口潮波运动的基本动力平衡、M2的主要倍潮的产生机制及其对潮汐不对称现象的影响。研究认为:灌河口潮汐潮流均属正规半日潮型。M4、M6分潮对于灌河口潮波变形有着重要的影响,M8分潮除在浅滩处外对潮汐不对称的影响很小。在深槽处M4分潮导致最大落(涨)潮流速减小(增大),最大涨(落)潮流速与最高(低)潮位之间的相位差增大。M6分潮的影响与M4基本一致,但其作用明显小于M4分潮。在浅滩处M4分潮导致最大涨落潮流速均大于M2分潮的值,M6和M8分潮使最大涨落潮流速均出现在高潮位附近,但M6、M8使最大涨潮流速减小,而使最大落潮流速增大。外海边界处倍潮波的传入对于口门附近的潮汐不对称有一定影响。M4和M6分潮导致灌河口的潮汐不对称表现为涨潮主导型,潮波运动主要受到压强梯度力、非线性对流和底摩擦力,三者与局地惯性力构成灌河口的基本动力平衡,摩擦力并不是最重要的作用力。     

黄河口的变迁对黄河冲淡水分布的影响

利津站的水文资料显示,黄河流入渤海的平均年径流量为4.93×1010m3,输人海中的平均年输沙量为1.34×1012kg(钱意颖等,1993)。黄河的年径流量仅为长江的二十分之一，但其年输沙量却为长江的2.26倍,如此大量的泥沙流入海中,不仅造成了河口区的严重淤积,而且也对口门外滨海大陆架区的海洋生态环境造成了很大的影响。因此研究黄河尾闾不同流路时期黄河冲淡水的分布与变化将有助于了解河口外余流场的分布变化及泥沙运行机制。研究表明,黄河冲淡水的分布变化除了取决于其径流量的变化外,还受到黄河口门变迁的影响。要了解黄河冲淡水分布的变化规律,需要对1855年以来不同流路多年逐月的滨海大陆架区的水文资料进行系统分析,由于资料的限制,本文仅分析钓口河流路和清水沟流路时期黄河冲淡水的季节变化特征。     

渤海主要分潮的模拟及地形演变对潮波影响的数值研究

基于FVCOM数值模式,利用1972年和2002年水深岸线数据,分别对渤海主要潮波系统进行模拟,研究了水深岸线变化对渤海主要分潮的影响。结果表明渤海地形演变会引起各分潮无潮点位置移动和振幅的改变,其中M2、S2分潮黄河口附近无潮点位置向东北方向迁移20km以上,且渤海湾湾顶振幅减弱,莱州湾内振幅增强;K1、O1分潮位于渤海海峡附近的无潮点亦向东北方向偏移,移动距离为10km左右,且渤海湾湾顶振幅明显减弱。在此基础上,本文通过敏感性数值实验,对导致黄河口外M2分潮无潮点位置移动的主要因素进行了初步分析。结果显示,在岸线不变的情况下,水深变化导致无潮点向东北方向迁移;而岸线变化导致无潮点向东南方向迁移。     

普里兹湾及其邻近海区冰-海相互作用的数值研究 Ⅱ.环流

对于普里兹湾海区的环流,特别是深层环流,迄今为止知之甚少。虽有一些直接测流资料,但极为零星、难以深入分析。而早期的研究大多是基于动力高度的计算结果,只是近些年来,利用卫星遥感资料和漂移浮标资料,才使该区的环流研究工作取得了进展。Grigor yev(1967)基于动力高度计算,最早给出了背里兹湾水平环流的基本图像。Smith等(1984)和Middleton等(1989)根据澳大利亚在 BIOMASS计划期间取得的资料,给出了较新的表层动力高度分布,乐肯堂等(1997)根据中国南极考察资料,也获得了本区的地转流场。在WOCE计划中,普里兹湾海区附近设有S2(60°E),S3(90°E),S10(60°S)三条断面,通过对这些WOCE资料的分析和研究,对该海区的环流有了进一步的了解。在南大洋可以通过研究卫星图片上浮冰或冰山的运动来了解表层流场的情况(Tchernia,et al.,1980),也可以在浮冰或冰山上安装仪器,进行跟踪。Allison(1989)在1985年和1987年夏末,将浮标观测系统固定在海冰上,并对这些浮标进行了长时间的跟踪,得到了浮标漂移的轨迹图。Park等(1995)利用在 TOPEX/ Poseidon计划中获得的最初18个月(1992年10月至1994年3月)的卫星高度计资料,计算出了南印度洋的表层平均流场,并与利用70年的历史资料计算的动力高度结果以及数值计算结果进行了比较,说明传统的动力计算无法揭示正压流以及地形作用的影响。最近,英国学者利用一个涡分辨率的数值计算模式(FRAM)对南大洋环流进行了模拟,其计算域覆盖了24°S以南的整个南大洋海区,纬向间距为0.25°,经向间距为0.5°,垂向分为32层。该模式模拟的结果给出了有关南大洋环流的更为详尽的图像。 南大洋著名的南极绕极流(ACC)是一支主要由盛行西风驱动的、东向的强大海流,是世界大洋中惟一东、西贯通的洋流。以往的研究表明,在普里兹湾海区的大陆架以北,主要流动是向东运动的ACC的一部分(Callahan,1972;Jacobs,et al.,1977;Smith, et al.,1984; Middleton,et al.,1989)。ACC在流经普里兹湾海区以北的海域时,受到凯尔盖朗海台的阻挡使其环流形式有了很大的改变(Park,et al.,1995)。乐肯堂等(1997)研究表明,普里兹湾海区的ACC具有相同量级的正压分量和斜压分量。在近岸区域,由于东风的駆动,沿岸环流基本上是向西流动(Smith,et al.,1984)。但是流动很不稳定,除了有向西的风生流动外,时而还出现向东的流动(Middleton,et al.,1989)。在某些区段,南极沿岸流不仅是风生的,而且也含有斜压成分(乐肯堂等,1997)。 普里兹湾内的夏季流场基本上是气旋型的。Grigor yev(1967),Smith等(1984)以及Middleton等(1989)均报道了湾内有一个封闭的气旋式流涡。乐肯堂等(1997)采用动力计算所得到的地转流场也呈现出类似的结构。但湾内的气旋式流涡是不稳定的,这与不稳定的东风的变化有关。 Middleton等(1989)认为,在普里兹湾中,陆架水在近岸东风的作用下向西运动,在普里兹湾以西形成一支具有准地转平衡的沿岸流,这支沿岸流在陆架外缘有一个顺坡向的分量,这一推断获得了1985年在普里兹湾内布设的三个浮标站资料(Hodgkinson,et al.,1988)的支持,尤其是莫森站附近的4号浮标资料证实,该处接近冰冻的冷水有一个向海底运动的较大的顺坡分量。乐肯堂等(1996,1997)的研究表明,由于陆架水与深层水在400-600m处混合后产生增密现象,增密后的混合水因其密度大于下层水的密度而下沉,从而产生了上述的向海底运动的顺坡流速分量。 为了尽量消除初始条件对计算结果的影响,我们使模式进行2年的运算,在第2年的2、5、8、11月的14日输出结果,分别代表南半球夏、秋、冬、春四季的情况。     

普里兹湾及其邻近海区冰-海相互作用的数值研究 Ⅰ.模式

南大洋在全球气候系统中起着重要的作用,对世界大洋水团的形成有重要的影响。在世界大洋中,约有55%-60%的海水特性应当归结于南大洋的物理过程。目前,南大洋的研究已得到各国海洋学者的日益关注,进展较大。但是,对于地处印度洋扇形区的普里兹湾海区的观测和研究则相对较少,其结果的差别甚大。例如底层水形成问题,有些研究者认为这一海区的底层水主要来源于威德尔海和罗斯海,本区内对底层水的贡献即使有,也是非常小的(Smith et al.,1984; Mantyla et al.,1995)。而有些研究者则从观测资料中找到了底层水有可能形成的迹象。就目前研究的结果来看,有些年份,如1982年(Middleton et al.,1989),1987年(Woehler et al.,1988),1991年(乐肯堂等,1996)均发现了异常高盐的陆架水,它有可能与深层水混合而形成底层水。对于该海区的环流特别是深层环流迄今为止也是知之甚少。大多数研究是基于动力高度的计算结果( Grigor yev,1967;Smith et al.,1984,1993;Middleton et al.,1989),但他们给出的环流型式相互之间差异很大。这些差异的存在,虽然确有年际变化等因素,但也不能排除研究方法本身的局限。该海区地形复杂(图1),海冰有显著的季节变化和年际变化(Allison et al.,1993,1994),使得该海区的物理海洋状况非常复杂。南极地区由于环境恶劣,海洋观测集中在夏季,并且资料的连续性较差,因而使传统的研究方法受到很大限制。为了充分发挥有限的实测资料的作用,采用合理的动力学和热力学模式并利用数值方法求解模式方程,不失为一种有效的研究途径。迄今为止,这一海区的数值研究还很少,考虑热力学作用的模式则尚未见诸报道。本文将利用最新的资料和模式,并在模式中同时考虑动力学和热力学的作用,用以研究普里兹湾海区的环流与海冰的动力学和热力学过程。以往的研究发现、等密面分析是研究普里兹湾海区混合与环流的有效方法(乐肯堂等,1997),我们将采用国际上新近发展起来的一种基于等密面的数值计算模式,研究普里兹湾海区环流和海冰的季节变化。这一工作将有助于进一步解决该海区南极底层水的形成问题,因而对于深入认识该海区在南大洋环流系统以至全球气候系统中的作用有重要意义。     

杭州湾潮波运动的一个三维数值模型

应用坐标变换对杭州湾进行了潮波运动的三维数值计算。计算结果与实测符合良好。     

海平面长期变化对东中国海潮波的影响

对1992年10月～2007年9月AVISO高度计融合资料进行分析,得到东中国海海平面变化速率。根据计算出的海平面变化速率,线性外推50和100a后东中国海海平面。采用ECOMSED模式,模拟出当前以及50a,100a后东中国海潮波,分析海平面长期变化对东中国海潮波的影响。结果表明,各分潮振幅、迟角与现有各分潮振幅、迟角之差有一定的分布模式,振幅在大部分地区增大,迟角在大部分地区减小,在深水大洋区振幅和迟角基本不变,无潮点位置相对于现有各分潮无潮点位置均发生偏移。     

黄河口的变迁对滨海大陆架区流场变化的影响

黄河口附近滨海大陆架区流场的分布特征与黄河口的变迁有十分密切的关系。近百年来,黄河尾闾大的改道有10次。50年代以来,黄河口的流路又经过了三次大的改道，即1954年1月-1963年的神仙沟流路,1964年1月-1975年的钓口河流路和1976年以来的清水沟流路。每次黄河口的大改道,都对其周围滨海大陆架区的流场(包括潮流和余流)的分布和性质带来巨大的影响。对于黄河口滨海大陆架区流场的分布变化,尽管以往已有了不少研究1)，2),但迄今尚未有人把黄河口附近流场分布变化特征与黄河口的变迁联系起来进行研究。 为了研究黄河口的变迁对其滨海大陆架区流场变化的影响,作者以1976年黄河最近次大改道为例,把现有的50年代末以来本研究区各个时期的实测资料分为两个历史阶段,即改道前的黄河口区阶段和改道后的黄河口区阶段。本文将分别分析这两个阶段的潮流和余流分布变化等基本特征,以及探讨黄河口的变迁对于其周围流场影响的基本特征。     

黄河口水下三角洲及其邻近水域小型底栖动物的初步研究

本文是于1986年7—8月对黄河口水下三角洲及其邻近海域的调查结果。小型动物的平均密度为789.2±292.7个/10cm~2。自由生活的海洋线虫是数量最多的类群,占66.5％,平均密度为526.8±261.7个/10cm~2;桡足类和介形类的百分比组成和平均密度分别为16.9％和4.7％,131.0±73.1个/10cm~2和20.0±27.8个/10cm~2,与世界上同类水域小型动物数量的比较结果十分相近。小型动物类群组成随着远离水下三角洲水深的增大和沉积环境的改变,线虫优势减弱,而桡足类显著增加。根据小型动物类群组成的变化,大型动物的密度,生物量和平均每站种数,对研究海域进行的分区与自然分区基本相一致,即(1)黄河口水下三角洲,(2)莱州湾,(3)渤海中部,(4)渤海湾东南部。联系沉积环境对小型底栖动物的划分进行了讨论。     

黄河口及其近岸海域的溶解硅研究

硅是硅藻生长的要素之一,与海洋初级生产力有密切关系。在河口区营养盐研究中,硅的研究,一直受到海洋学工作者的重视。黄河是我国第二大河,其河口区硅的研究,在该区资源综合调查中,具有重要意义。作为“黄河口区及海岸带资源综合调查研究”的一个组成部分,作者于1984年对黄河口区及其邻近海岸带水中溶解硅进行了测定。本文拟就黄河水溶解硅往河口的输入情况,黄河口区溶解硅含     

长江口及其邻近海域铬的行为

作者于1985年8月,11月,1986年3月及1987年4月进行长江口海域铬的形态调查,表明该海域铬的分布趋势是江口高、外海低,并随离岸距离的增加而递减。枯水期,在3l°30′N附近出现外海低铬水舌向岸方向延伸。颗粒铬Cr(P)是铬的主要存在形态,但在夏季则是总溶解铬Cr(S)和三价铬Cr(Ⅲ)为主要存在形态。六价铬Cr(VI)占Cr(T)比率很低,所以是最次要形态,而Cr(Ⅲ)在溶解态中则是主要形态。黄浦江水中Cr(VI)含量要高于长江水,说明黄浦江存在着明显的铬污染。夏、秋季长江口物理、化学条件剧变时发生颗粒铬的迁移。     

黄河迳流对汞存在、迁移、形态和归宿的影响(英文)

于1983—1985年采集黄河口及邻海沉积物、海水及悬浮颗粒物样品,测定了底质总汞、海水总汞、溶解总汞、无机汞及悬浮颗粒物总汞。所测定的各种汞的形态均列于世界河口区最低的浓度水平。枯水期无机汞和海水总汞分布相对均匀。丰水期溶解总汞分布均匀,而无机汞、颗粒汞和海水总汞都显示出与盐度、颗粒物含量相似的梯度分布。显示了黄河迳流及所携带大量悬浮颗粒物的重要影响。黄河水的无机特征和海水相对高的有机物含量,使无机汞入海后部分转变成有机汞,同时海水与河水的颗粒汞出现明显差别。底质汞与中值粒径线性相关,颗粒汞与颗粒物含量双曲线相关。近河口区盐度、颗粒物含量及颗粒汞含量有明显分层现象。     

黄河口水下三角洲及其邻近水域线虫群落结构的比较研究

采用多元统计分析法，对黄河口水下三角洲及其邻近渤海莱洲湾和渤海中部的线虫群落结构进行了比较研究，结果表明，与10年前相比，线虫群落的种类组成有了显著的变化，渤海中部的非选择性沉积食性者（1B型）增加了1倍，莱洲湾则增加了5倍，表明该海域有机碎屑沉降量的显著增加，线虫群落在物种，属和科的水平上所作的多元统计图形比较表明，在物种和属水平上的图形无显著差异，这说明，这线虫而言，鉴定到属的样品分析，减少了鉴定到种的分类负提，能满足实际的工作需要。     

闽江下游河口区及其邻近海域表层沉积物的地球化学特征

闽江是我国东南沿海地区最大的河流,年径流量位居全国第3位。对采自闽江下游及闽江口邻近海域的沉积物分析表明,沉积物以SiO2含量高、Al2O3等组分的含量较低为特点。样品中碎屑矿物主要是石英、斜长石、正长石、白云母和绿泥石。从SiO2看,闽江沉积物与石英砂岩的成分较接近,不同于浅海沉积物,与黄河、长江、珠江三大河流也有较大差异。地形地貌及水动力条件控制沉积物粒度的分布,粒度又控制沉积物的组分分布。总体表现为,由陆向海,呈SiO2逐渐降低、Al2O3等组分升高的趋势。人类活动对闽侯段及闽江北港到马江段河流沉积物的影响也不容忽视。闽江流域的源区特征、水动力条件和搬运距离以及物理化学条件与生物作用对沉积物的改造,使得沉积物组分间具有良好的相关性。     

黄河口及邻近海域沉积物中铜的研究

利用1984年夏季的现场调查,作者研究了黄河口及邻近海域表层沉积物中铜的地球化学形式。含量及其分布,分析了铜和有机质、铁、锰、锌及中值粒径之间关系,并指出总铜平均含量为20.4mg/kg.其中残渣部分占55％,有机结合铜为19.4％、Fe-Mn氧化物结合铜为12.1％、碳酸盐结合铜为13.1％,可交换铜的含量小于1％。此外讨论了沉积物中各种形式铜含量与铁、锰、有机质及中值粒径关系。     

黄河口及邻近海域表层沉积物中锌的研究

作者于1984年夏季测定了黄河口及邻近海域表层沉积物中Zn、Fe、Mn、Cu及有机质的含量。结果表明:河口及近岸海域表层沉积物中Zn含量较高Zn与有机质、Fe、Mn、中值粒径呈正相关,相关系数为: γ_(Zn-Org)=0.704 γ_(Zn-Fe)=0.858 γ_(Zn-Mn)=0.802 γ_(Zn-Mdφ)=0.906 本文提出表层沉积物中Zn的地球化学形式、含量及其分布。在调查区表层沉积物中总锌平均含量为80.47mg/kg,其中可交换部分为0.48％,碳酸盐结合部分占5.16％,铁—锰氧化物结合部分占15.5％,有机物结合部分占9.15％,残渣部分为69.3％。