论狭窄潮汐水道中sigma坐标下的余流

在受波动影响的近岸浅水区域,运用sigma坐标是计算平均水位附近的余流的有效途径。本项研究在理论上分析了在狭窄潮汐水道中sigma坐标下的余流的物理意义,并运用一系列的理想化数值模型对分析结果进行了验证。对于浅水波,sigma层和水体中的波动面相一致,因而斯托克斯速度及其分量可以用sigma坐标上的速度来表达。一个sigma层上的余流（即sigma余流）是位于这一sigma层平均深度上的欧拉余流和斯托克斯速度垂向分量的和,可以被看做是半拉格朗日余流。因为斯托克斯速度的垂向分量比其水平分量小一个量级,sigma余流可看做为欧拉余流的近似。在sigma层上的物质输运余流是sigma余流和斯托克斯速度水平分量的和,在大小和方向上和拉格朗日余流近似。     

带有侧摩擦和底摩擦的绕岛理论

绕岛理论来自于Sverdrup理论,被广泛用于估计和分析通过岛屿之间海峡的输运情况。以往的研究得到了带有侧摩擦或底摩擦的单岛理论或多岛理论。本文在线性情况下考虑了风驱动环流下的解析模型。在同时考虑侧摩擦和底摩擦的情况下,推导出了岛屿周围输运流函数的解析解,并给出了通过岛屿之间通道的流量输运。其结果与Wajsowicz相似,但摩擦常数表示不同的值。从解析解上看,摩擦常数与侧摩擦和底摩擦之间的关系比较复杂,为了推导出它们之间的相互作用原理,本文在正压β平面上随机选取了一些侧摩擦和底摩擦的值。结果表明,在构成摩擦常数方面,侧摩擦和底摩擦近似呈线性关系。我们研究了宽度对通道输运值的影响,结果表明摩擦在一定宽度内提高了流量,这种现象和只考虑侧摩擦时比较相似。本文也比较了在不同深度下的流量,发现当水平涡粘性系数和底部拖曳系数固定时,水深越大,输运减少率越小。为了进一步揭示侧摩擦和底摩擦耗散的联合作用,在两个岛屿的情况下,本文在不同宽度的通道中与Wajsowicz的只考虑底摩擦或侧摩擦的模型进行了比较。结果表明,当通道比较窄,尤其是在小于Munk边界层厚度时,侧摩擦的作用大于底摩擦。当通道宽度远大于Munk边界层厚度时,底摩擦的作用大于侧摩擦。将模型应用到印尼贯穿流,得到大约20%的输运减少量。     

白令海北部悬浮体含量分布及其颗粒组分特征

对中国第四次北极科学考察期间在白令海北部获取的海水样品进行悬浮体含量及其颗粒组分特征的分析。结果表明,白令海陆架海区悬浮体含量大体呈现出表层浓度低而底层浓度高的特点。表层海水悬浮体含量在白令海峡西侧和陆架东侧靠近阿拉斯加沿岸含量较高,而底层海水中悬浮体含量则在白令海峡西侧,以及白令海陆架西南部的圣马修岛西北侧较高。陆架流系对底床物质的再悬浮作用致使白令海悬浮颗粒物浓度的高值区多位于近底层海水中。受白令陆坡流沿陆架坡折带输运作用,研究区西南部悬浮体浓度较高。白令海陆架水以及阿纳德尔流携带悬浮颗粒向北输运,使得底层悬浮体浓度呈现出自南向北逐渐减弱的模式。圣劳仑斯岛以北靠近楚科奇半岛一侧海域,受高营养盐的阿纳德尔流的影响,悬浮颗粒物以藻类为主;东侧阿拉斯加沿岸流区悬浮颗粒则以陆源的碎屑矿物为主。     

稀土元素作为示踪标记在海洋沉积动力学中应用前景的初步探讨

根据对长江等5条河流和东海陆架区总计146个沉积物样品的稀土元素和粒度分析结果,借助统计学方法,讨论了河流和东海近岸沉积物稀土元素分布格局的形成因素及其对沉积动力作用的响应,结果表明,各河流沉积物在稀土元素总量和轻重稀土分异等参数上有差异;在长江口沉积物中稀土元素在小于2和2~31μm粒级中较富集,全岩稀土元素含量受物质组成占优的粒级控制;在东海陆架研究区稀土元素含量由岸向海有减小的趋势,在河口附近相对较高,轻重稀土分异自28°N向南有增大的趋势。     

黄河的输沙量：过去、现在和将来——距今15万年以来的黄河泥沙收支表

黄河于150 ka BP切穿三门峡，东流入海。黄河泥沙90%来自黄土高原。黄土高原土地利用和植被的变化对黄河输沙有决定性的影响。15万年以来，黄河进入华北平原的泥沙约70 000×108 t，其中10 ka BP以前占80%。10 ka BP以后的输沙量中，最后1040年黄土高原滥垦时期占60%。黄河泥沙的归宿，建造华北大平原占73%，流入海洋占26%。现在，黄河每年流入北黄海的泥沙不足0.2×108  t，其输运主要受海洋环流系统的影响。现在黄海每年向东海输运悬浮沉积物0.2×108~0.3×108 t，主要为废黄河三角洲及水下三角洲受侵蚀再悬浮的黄河泥沙。1996—2000年黄河下游连年断流，利津站的年径流量和输沙量只有1950—1979年30年平均的19%左右。今后20~30年内，由于气候变暖、工业、城市等引黄水量增加，黄河的入海泥沙量仍将偏少。     

热带西太平洋潜流模拟:(Ⅱ)潜流结构与输运及其季节变化

通过分析积分30 a的准全球HYCOM(HYbrid Coordinate Occan Model)模式结果,研究了热带西太平洋潜流结构与输运及其季节变化.在年平均状态下,新几内亚沿岸潜流流核位于约175 m、2.8°S附近,最大流速超过45 cm/s,约110 km宽;棉兰老潜流流核位于离岸处,约400～800 m深度、127.5°～128.5°E范围,最大速度超过3 cm/s.在季节时间尺度上,新几内亚沿岸潜流流核位置比较稳定,海流强度与体积输运表现出夏秋季强、冬春季弱的季节变化特征;棉兰老潜流流核位置、流速强度都具有较大的时空变化特征,棉兰老潜流的体积输运约2.5～11.5Sv,其季节变化规律不够明显,2～7月份,体积输运较弱,8～1月份,体积输运较强.     

基于INSTANT数据对ITF流出海峡海流的功率谱分析

利用INSTANT(The International Nusantara Stratification and Transport,努沙登加拉层结及输运的国际联合观测计划)计划所测得的流场数据,研究了ITF(Indonesian Throughflow,印度尼西亚贯穿流)在主要流出海峡——龙目海峡(Lombok Strait)、翁拜海峡(Ombai Strait)和帝汶海峡(Timor Passage)随深度和时间的变化,并对表层和温跃层的流速进行了功率谱分析。研究发现,ITF流场在龙目和翁拜海峡表层有显著的年循环,在季风转换期间各个层次上海流都会出现反转,从印度洋流向海峡内;而帝汶海峡在300m以下出现反转流。3个海峡的表层流都以年周期为主,温跃层的流以半年变化为主,并且都有丰富的季节内变化。高频部分,除了在龙目海峡表层K1日潮占优外,各海峡均以M2半日潮为主。     

烟台西部近岸海域冬季悬浮泥沙浓度时空变化及其输运特征

基于2017年12月在烟台港近岸海域6个站位大、小潮期的海流和悬沙同步观测资料,分析了悬浮泥沙浓度的时空变化规律,利用悬浮泥沙通量机制分解方法计算了研究区的悬浮泥沙输运通量,并初步讨论了潮流作用下悬浮泥沙的输运机制。结果表明,研究区各站位悬浮泥沙含量大潮期大于小潮期;大潮期各站位悬浮泥沙浓度多出现2~4个峰值,小潮期各站位悬浮泥沙浓度变化较为复杂,其规律性较弱;悬浮泥沙变化一般滞后于流速变化1~2 h。从平面分布上来看,研究区大潮期各站位悬浮泥沙浓度差异较大,小潮期差异较小;垂向上,大小潮期各层位悬浮泥沙含量变化不大,层化现象较弱。研究区水体的平流输运项主导着这一区域的悬浮泥沙输运,垂向净环流项起辅助作用,其他输沙项的贡献很小,研究区悬浮泥沙净输运方向与余流方向大致一致。大潮期垂向净环流项对悬浮泥沙输运的贡献略大于小潮期,小潮期平流输运项对悬浮泥沙输运的贡献略大于大潮期,大小潮变化对研究区泥沙输运影响显著。     

莱州屺姆岛-刁龙咀近岸海域沉积物格局与粒径趋势

屺姆岛-刁龙咀岸段为独具特色的沙坝-潟湖海岸,其近岸海域的动力沉积环境和泥沙输移直接影响了这一特色海岸形态的发育,在该区人类工程活动日益加剧的背景下,加深对这一近岸浅水环境的认知显得尤为重要。2010年12月在屺姆岛-刁龙咀沿岸海域(0~-12 m)进行了表层沉积物取样,综合采用激光粒度仪和筛选法进行粒度分析,依据更具沉积动力学表征意义的Fork分类法进行沉积物分类命名和粒度参数计算。结果显示,表层沉积物空间分布主要受控于由岸向海的分带性、物源供给(主要为界河)和岸线走势,近岸沉积物以推移质组分为特征,离岸在71~63 μm处粉砂粒组呈现的峰值揭示了波流联合作用的强动力环境。粒径趋势分析显示,该海域沉积物运移方向以SW向沿岸输沙为主,地形控制下在石虎咀南侧次级海湾存在一个逆时针的绕流。     

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.