东海水文要素若干统计特性分析 Ⅰ.中部陆架区实测流速的统计学分析

关于我国广阔陆架海区实测流速的统计特性的研究,迄今尚未见到报告。近十余年来,致力于实测流速统计处理的国家计有美、苏、加、法、日和挪威等。但是,他们大多数侧重于大洋或深海中实测流速的统计特性研究,对浅海,特别是陆架海区则研究甚少。 流速是海水运动的一个重要参数,其大小与其它水文要素的关系至为密切。实践表明,凡是海流经过的区域,无不同时引起水文要素的局地变化。我国东海水文状况比较复杂,无疑与该海域海流状态(流场)的复杂性有关。例如,黑潮的弯曲与其分支点附近,海洋水文要素的变化特别显著。沿台湾海峡和福建、浙江沿岸方向。自西南向东北或东北北运动,有时逼近长江口的合湾暖流水,影响着东海浅水区(125°E以西)的锋面位置、水温的正梯度型分布,以及东海中层冷水型的成长与消衰等等,其中又以海流对密度/盐度细微结构的增长与消衰的影响最为显著。要比较完整地确定这些影响颇为艰难,尤其对这个海域的海流全貌尚不十分清楚的时候。因为它们经常涉及整个流场及其时-空的变化。目前除了关于海流的动力学及其空间结构与时间変化的研究之外,关于实测流速的统计特性的研究,正在引起人们的重视。后者是从描述统计学的观点进行海流研究,与前者的研究方法迴然不同。 关于实测流速统计特性的研究,目前大致可分为两类。一类主要研究实测流速分量和流速值的分布特性。另一类主要研究实测流速值的谱特性。由于实测流速值的谱性质与海洋内波、行星波以及海洋湍流的关系极为密切,后类研究在本世纪七十年代取得了迅速发展。 本文试图从描述统计学的观点,就以上两个方面探讨我国东海中部陆架区实测流速的若千统计特性。     

高频地波雷达观测的苏北辐射沙洲南部海域夏季表层海流特征

本文利用高频地波雷达获得的江苏如东海域大范围长期海流观测资料对苏北辐射沙洲南部烂沙洋海域夏季表层海流特征进行了分析。分析结果表明:研究海域表层海流靠近近岸一侧为往复流,流向总体上呈西北-东南向,靠近外海一侧为旋转流;海域潮流动力较为强劲,夏季表层海流实测最大流速达1.47 m/s,涨潮平均流速介于0.44~0.55 m/s,落潮平均流速介于0.38~0.52 m/s,海域西北部区域涨落潮平均流速明显大于其他区域;表层潮流为正规半日潮流,M₂分潮为最主要分潮,其潮流椭圆长轴范围为0.57~0.71 m/s,远大于其他分潮,其次为S₂分潮;该海域夏季表层余流呈现近岸大离岸小的分布趋势,余流流向基本指向近岸方向,从离岸到近岸余流流向呈现逆时针偏转。     

紧邻成山角的海域流速分布特征分析

“近岸高能环境调查”将是2000年海洋科学的重要研究课题之一。位于山东半岛顶端，深入黄海之中的成山角，素以水深流急，流向多变著称。对其附近海域海流能的开发与利用，历来为人们所瞩目。成山角地理位置独特(南侧水浅，东侧陡峻，北侧水下地形复杂，涡旋频频连接)，现场观测困难，因而其紧邻海域是否是我国近岸高能环境之一的问题，较长时期以来没有定论。 据估计，全球海洋蕴藏海流能约10亿kW。目前国外只有美、日等国进行海流能的利用研究。1972年10-12月，中国科学院海洋研究所首次在紧邻成山角的海域(离海岸距离约3n mile)作了专题调查。当时目的旨在为开发和利用成山角附近海域海流能提供初步的、但是可信的依据。 本文引用这次调查部分测站上的海流观测资料，试图从海流结构与统计特性两方面对紧邻成山角海域的流速和流向特性进行分析研究。本文分析选用了紧邻成山角的海域六个昼夜连续观测站的流速流向资料。这六个测站配置在成山角的北、东、南三个侧向上，每一侧向上各相对均匀地分布两个，分别以字母C2和C3(位于涡旋区)，D3和E2,以及E1和F1标识。这些测站离海岸最近的是C2站，最远的是E2站。测量按常规方法进行。     

基于地波雷达观测资料的烂沙洋海域表层海流特征研究

利用江苏如东海域地波雷达获得的长期的海流观测资料对烂沙洋海域表层海流特征和余流特征进行了分析。资料分析结果表明:本海域表层海流总体上呈西北-东南向,海域潮流动力较为强劲,各月最大流速介于125~150 cm/s;各月涨潮平均流速介于39~63 cm/s,落潮平均流速介于37~64 cm/s;表层潮流为正规半日潮,M2分潮为最主要分潮,潮流为往复流;东西向潮流流速大于南北向,东西向潮流最大流速为114 cm/s左右,南北向潮流最大流速为62 cm/s左右;该海域余流基本上呈现西向-南向流动,逐时余流方向频率方向为S向或SSW向。     

大连新港附近海域的水动力环境特征分析研究

为了解近年大连新港附近海域的水动力环境特征,基于大连新港附近海域一个潮位观测站和3个海流观测站的同步连续潮位和海流实测数据,分别采用潮汐调和分析与海流矢量分析的方法,获得常江咀验潮站13个主要分潮的调和常数,并详细分析研究了该海域的潮汐和海流特征。研究结果表明:该海域平均潮位为0. 68 m,最高潮位为2. 91 m,最低潮位为-1. 1 m,平均潮差为2. 73 m,最大潮差为3. 71 m,平均涨潮历时6 h 6 min,平均落潮历时6 h 18 min;潮汐性质为规则半日潮,最大可能潮差为5. 2 m;海流具有明显的往复流特征,垂向流速有逐渐减小的趋势,观测站位一般呈现表层最大、中层次之、底层最小的特点。对该海域的水动力环境特征的研究能够为该海域的水体环境保护及海洋灾害预警与防治提供基础数据,为政府部门制定相关的海洋防灾减灾决策提供技术支撑。     

强流区测流方法及测流仪器的讨论

海洋水文观测中对实测流的定点观测,一般采用双联浮筒测表层流(0～2米层的流);用印刷式海流计或直读式海流计测表层以下的海流,如何对海峡、河口及海角附近的强流区测流?海洋水文调查规范中还没有明确规定。为开发利用成山头海区的潮流能,我们采用表层浮筒、HLS-1型声学多普勒海流计、LS25-A型旋浆式流速仪(河道流速仪)和ZD-3型直读式海流计进行了尝试。成山角位于山东半岛最东端,其尖端伸向黄海,此海区由于海底地形复杂,又离北黄海无潮点较近。因此,这里的潮汐、潮流特征是潮差小,潮流大。实测流速有时可达四节以上。由于海底石棚较多,流大水急,涡旋多,锚泊测流船只会出现走锚现象。在这样海流复     

南黄海秋季叶绿素a的分布特征与浮游植物的固碳强度

依据2005年10月中下旬对南黄海的调查结果,系统阐述了2005年秋季南黄海叶绿素a的分布特征,并估算了南黄海和东中国近海初级生产力水平及浮游植物固碳强度,分析了控制其变化的生物地球化学机制.结果表明,南黄海表层叶绿素a含量的变化范围为0.11~2.38 mg/m3,平均浓度为0.66 mg/m3,明显高于50 m层的含量.南黄海表层和次表层叶绿素a分布趋势基本一致,均显现出西北高、东南低的趋势,在近岸海域出现显著的高值带,这主要是由于受到陆源输入和沿岸流带来的高营养盐的影响;中部海域的低值区则主要受控于来自东海低营养盐海流的“冲淡”作用.在垂直分布上,叶绿素a最高值基本出现在次表层,与以往发现的该海域次表层溶解氧最大值一致,这显然与南黄海浮游植物及区域水团特性有关.2005年秋季南黄海初级生产力(C)变化在95~1 634 mg/(m2·d),平均为586 mg/(m2·d),其分布趋势显示了海洋初级生产力与海水磷浓度以及水团、海流的关系.应用初级生产力估算的浮游植物固碳强度的结果表明,我国东部近海浮游植物年总固碳量约为222Mt,约占全球近海浮游植物的年固碳量的2.0%,为我国东部近海通过海-气界面总表观碳汇强度每年1 369万t的16.2倍,在不同的海域,浮游植物固碳量是其通过海-气界面总表观碳汇强度的倍数不同(渤海为3.0倍,黄海为6.7倍,东海为81.6倍).     

渤黄海海域悬浮体季节性分布及主要运移路径

依据国家自然科学基金委公共航次2010年和2012年4个航次在渤黄海海域获得的现场悬浮体浓度数据及CTD海洋水文观测数据,结合MODIS L1B数据第4波段反射率值,建立了悬浮体浓度(SSC)与反射率强度的反演模型,反演了渤黄海海域表层悬浮体的月均分布。综合现场实测数据和遥感反演结果,研究渤黄海海域悬浮体的季节性变化特征。利用HYCOM数值模拟得到的各个层位流速数据,分析渤黄海海域主要断面的悬浮体扩散通量。结果表明,渤黄海海域表层悬浮体浓度高值区主要分布在黄河口莱州湾及渤海湾附近沿岸海域、山东半岛沿岸、苏北浅滩至长江口一带、罗洲群岛附近海域以及沿岸其他小河流入海口。渤黄海海域水体结构具有季节性变化特征。夏季,水体上下温差大、层化较强、水动力条件较弱,海域悬浮体浓度相对较低。而在冬季,海域气温较低,水体上下温差小,同时,渤黄海海域强劲的东北风盛行,水体混合强烈,海域悬浮体浓度较高。同时,黄海暖流和山东半岛沿岸流等流系加强,携带悬浮体的能力和效率均大大提高,冬季成为海域悬浮体输运的主要季节。在冬季,黄河三角洲沿岸、山东半岛沿岸以及苏北海岸等区域在强动力作用下的再悬浮成为海域的悬浮体主要来源。黄河三角洲沿岸再悬浮的沉积物通过渤海海峡的南端输入北黄海,在沿岸流的作用下悬浮体输送通量沿程增大,经过成山头海域后转向南输送,输送通量沿程减少,沉积物在黄海中部泥质沉积区汇聚。沉积动力的分析结果显示,冬春季节在山东半岛区域形成的混合锋面对悬浮体的输运路径有重要的影响。     

便携式高频地波雷达海流探测长周期工作性能试验

2013年1月29日至3月15日在台湾海峡西南部海域进行了OSMAR-S100便携式高频地波雷达与浮标观测海流数据的长周期对比试验,验证了雷达系统在探测海流方面的准确性、可靠性和稳定性.通过实测海流与雷达矢量流的复相关分析,选定3 m层的海流为对比代表层.试验期间实测流速为0.0~120.0 cm/s,雷达海流有效探测区内的矢量流流速、流向的观测误差较小,能够满足实时监测海洋表层流的需要,高精度区流速、流向的均方根误差分别为9.1 cm/s和24.8°,边缘区的均方根误差为13.3~24.8 cm/s和39.4°~39.6°,与国内外达到业务化运行要求的同类产品实际观测精度相当.     

粤西阳江海域夏季海流特征分析

为提高对粤西区域海洋动力特征的认识,基于阳江沙扒南部海域夏季全潮海流实测数据,采用潮流准调和分析方法,对其水动力空间特征及潮流性质进行综合分析。结果表明,夏季小潮期海流主要流向为E,与粤西西向沿岸流方向相反;中、大潮期海流主要流向为SW,与粤西沿岸流流向一致;最大海流流速均出现在S2站表层。观测期间逆时针旋转流特征明显。同时,潮流主要类型为不规则半日潮。夏季各站层的分潮流运动方向为W-E,底层余流流速小于表中层流速。观测期余流具有风海流的性质。研究结果可为该海域工程建设提供技术支撑,并为该海域科学研究提供基础数据。     

渤、黄、东海透明度的分布与变化

本文根据1972～1987年间中国和南朝鲜的海洋调查资料,分析研究了渤、黄、东海海水透明度的分布特征和季节变化,并对其影响因子作了较为详细的讨论。渤、黄、东海海水透明度具有明显的地区差异和季节变化。其基本特征为:近岸和河口区透明度低;远岸和受外海水系影响区高。冬季低;夏季高。控制透明度分布和变化的主要影响因子有:风和潮流的搅拌作用、大陆径流、沿岸和外海流系、沉积物分布和海洋层化等。     

黄河三角洲桩西101站潮沟地貌形态及其水动力学研究

在潮沟下游，横跨且生趣与潮沟的横断面设了５个观测站，进行了２４ｈ的水动力测量。结果表明，涨落潮流速流向不对称，在潮沟内，涨落潮流流速差别很大，涨潮流流速最大为９ｃｍ／２，而落潮流流速最大可达３８ｃｍ／ｓ。据推测，潮沟内之所以落潮流流速明显大于涨潮流流速，可能是由于潮沟与岸线斜交有关。     

南黄海海底地形趋势面分析

应用趋势面分析,研究南黄海海底地形的区域变化趋势、局部变化特点及其控制因素。通过1～3次趋势面分析和一次偏差值的分布,反映了第四纪中期以来,南黄海有向东南方向掀斜沉降运动;晚更新世以来海侵海退的多次反复。黄海中部洼地区,已成为黄海与东海海水交换的主要通道。而老黄河—古长江携带的巨量泥沙以及水动力条件在此基础上的“雕刻”塑造,构成了现代南黄海的复杂海底地形。     

秋末寒潮大风作用下南黄海西部流场及温、盐度变动特征分析

1983年11月中美首次在南黄海西部开展水文和地质联合调查,该调查共设5个浮标站和54个CTD站,其中CTD站所获的温、盐度和溶解氧、透光度资料早已有过一些报道,并获得了一些有益的结论(丁宗信等,1986;熊庆成等,1986;赵保仁等,1986)。但对这次调查所取得的浮标测流资料尚未有人进行认真的分析研究,也未曾报道过。这次测流还是比较成功的,所揭示的现象使人感到振奋,而且这也是迄今在南黄海西部使用浮标最多、时间最长的一次浮标阵测流工作。 本文试图结合1983年11月调查时的海上风速和沿岸水位变化进行综合分析,并对那里的环流状态提出一些初步看法,以利于对南黄海西部水域的海流变动特征和生成机制进行更深入的研究。     

南黄海盆地地震试验数据处理分析方法与成果

基于南黄海海相残留盆地的油气地震勘探,开展了针对性的沉放深度与枪阵组合的地震采集参数海上试验,对试验数据进行了子波特征、频带、能量、信噪比和F—K频谱的分析工作,制定了统一的处理流程,并进行了成像处理。在上述工作的基础上,对不同的试验参数进行了对比分析,优选了地震资料批量采集参数。     

秋季和春季黄渤海黄色物质空间分布特征

利用2013年秋季和2014年春季两个季节黄渤海现场数据对黄色物质的水平分布及垂向分布的变化进行研究,并初步分析了其主要控制因素。垂向黄色物质表现为底部高上层低的特征。其中,秋季混合作用加强导致上层40m黄色物质混合较为均匀;春季北黄海温盐跃层已经形成,黄色物质分布开始出现明显的分层现象,上下层浓度差约为2?g/L。春季南黄海盐度跃层尚未形成,水深小于50m的水层黄色物质垂向分布均匀,近岸和远岸海域浓度分界线明显。水平方向上,黄色物质在秋季和春季分布趋势一致,由渤海、北黄海至南黄海浓度依次降低,且呈现出由近岸向中央海区递减的趋势,但整体上春季浓度较秋季明显偏低。海表盐度与黄色物质浓度两者整体上呈现负相关关系,可以将黄色物质浓度分布作为研究黄海暖流走向、划分水团性质的重要指标。     

南黄海浒苔漂移轨迹年际变化规律及驱动因素

综合利用环境卫星(HJ-1A/1B)CCD影像与MODIS影像,对2011-2017年南黄海海域浒苔信息进行了提取,并结合QuickSCAT海风数据以及ESRL海温数据对浒苔生长及漂移路径的影响进行了分析。结果表明:(1)7年中利用遥感手段最初发现浒苔的日期为5月份,初始发现位置多集中在江苏省盐城市附近海域,且近7年浒苔漂移方向整体上向北,进入山东半岛海域。其中,浒苔中心点距离青岛海域最远约115km(2015年6月21日),最近约9.6km(2012年7月11日)。(2)浒苔中心点漂移方位年际差异较大,整体上浒苔漂移路径方向与海面风风向高度一致。(3)SST是浒苔暴发的关键环境因子,南黄海海域5—8月份SST逐月升高为浒苔生消过程提供了环境条件。     

南黄海西部2007年4月的逆温跃层

利用南黄海西部2007-04的温盐实测资料,采用海洋层结谱表达法及自适应识别,得到逆温跃层的"五点三要素",形成强度要素平面分布图.分析表明,逆温跃层的存在与黄海暖流水有直接的关系:1)4月份,黄海暖流水受到的海面冷却仍是产生逆温跃层的普遍原因,在该海区黄海暖流向北延伸和向两侧拓展的区域都有该种类型的逆温跃层存在,位置相对较浅;2)但在偏南的黄海暖流主干区,海面冷却产生的效应被主流区的热量补充所抵消,逆温跃层很弱甚至消失,这是该月份逆温跃层分布区向北退缩并在南部中心附近呈现缺失区的主要原因;3)南下的鲁北沿岸流水的冷水叠加在黄海暖流水的暖水上方,使逆温跃层加强,使得冷暖水的作用区成为强逆温跃层区;4)黄海暖流左侧冷沿岸流水及右侧冷水的前端向黄海暖流楔入,其前端往往覆盖在底层高温高盐的黄海暖流水上方形成下逆温跃层,从而形成双逆温跃层.这些特点,较以前认知更加客观、全面、细致和准确.     

江苏近岸海域悬沙浓度的时空分布特征

2006—2007年间的四个季节在江苏近岸海域69个站位采集水样,获取悬沙浓度。通过对TM遥感数据反演,获取该海域四季大面悬沙浓度,并与调查的实测悬沙浓度进行对比。结果显示,大面调查的非同步数据基本可正确反映大区域悬沙浓度的季节与空间分布趋势。悬沙浓度等值线由高至低、由陆向海分布,底层浓度约为表层的2—3倍;废黄河口和长江口外海域为悬沙浓度高值区,而海州湾为低值分布区,东南部陆架区受台湾暖流影响出现低值中心。冬季整个海域悬沙浓度均较高,其次为春季,夏季最低;废黄河口海域的高值中心在不同季节分布位置有所移动。海底沉积物的再悬浮是苏北近岸悬沙最主要的来源,河流输沙量的季节变化是影响长江口海域悬沙浓度变化的关键因子。相关分析结果表明,潮流为影响悬沙浓度分布的主要控制因子;季风、风暴潮和风浪虽对悬沙的分布具有一定的影响,但冬季的低温环境是形成该季节整个海域悬沙浓度显著偏高的重要因素。     

晚更新世南黄海西部陆架的古长江三角洲

晚更新世气候的冷暖交替引起全球海平面的下降与上升,在南黄海地层中,最直接的体现就是海陆交互式沉积层。利用最新的高分辨率浅地层剖面资料,对南黄海西部近海陆架晚更新世以来的地震地层进行了详细划分,探讨了晚更新世两个海进层序中古三角洲的划分及其地震相特征,认为晚更新世南黄海古三角洲可分为4个较大的期次。根据沉积物特征分析判断4期古三角洲均为古长江形成,各期三角洲相互叠置,范围、厚度及扩建方向均有不同,各期古长江三角洲与海平面变化有很好的对应关系。