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。     

琼州海峡余流场季节性变化特征

本文通过利用多年的琼州海峡海流实测资料,研究了琼州海峡潮余流场的季节性变化特征。结果表明该水域全年余流方向总趋势是由东向西的,这和以往研究结论不同:许多研究者认为,夏季受西南季风影响,水体输运方向是由北部湾指向南海的。本文还对其夏季水体输运机制进行了分析。     

南大洋凯尔盖朗海台区的流场结构及季节变化

利用冰-海耦合等密面模式模拟了南大洋凯尔盖朗海台区的环流及其季节变化.对模拟结果的分析表明,该海区的南极绕极流具有非常显着的条带状分布和非纬向性特征.南极绕极流流经凯尔盖朗海台时,在海台的南部、中部和北部表现出不同的形式,其南部的一个分支贴近南极大陆,与西向的陆坡流之间有强的相互作用.海台以北的南极绕极流的变化以年周期为主,海台以南的变化以半年周期为主,其时间变化规律与这里的风应力的变化规律是一致的.     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

吕宋海峡內潮的季节变化特征及其对背景流的响应研究

基于2008年秋季至2009年夏季共9个月的锚定潜标流速资料,分析了吕宋海峡西南內潮的时空特征.谱分析结果显示,该观测点全日內潮和半日內潮较为显著,尤其体现在顺时针旋转部分.除春季第二模态占优外,全日內潮主在其余三个季节均以第一模态为主,而半日內潮呈现变化的多模态结构.此外,全日內潮的动能具有明显的季节差异,冬季能量最强,夏季紧随其后,而在春、秋两季能量最小.通过分析发现,非相干运动对此季节性特征起主要作用,它反映了內潮与背景场的相互作用.然而,半日內潮却没有显著的季节性差异,而且能量较全日內潮更小,尤其在冬季,只有全日內潮动能的三分之一.同时,半日內潮的不规则变化也是与多变的背景场相关的.半日內潮的非相干部分占到了半日內潮总能量的37%左右,而全日內潮更小一些,只有22.2%.     

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。     

渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据80年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正是上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的贡献。     

渤海夏季潮致-风生-热盐环流的数值诊断计算

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,并考虑了潮汐、风和实测温盐场,诊断计算了渤海夏季三维潮致-风生-热盐环流,分析了渤海夏季潮致余流、风生和热盐环流的分布结构。结果显示,在夏季,渤海中部海区明显存在一个顺时针向的涡旋,同时渤海还存在着多个逆时针向的涡旋。通过分析和比较各个分量在总环流中的作用,认为夏季潮致余流是相对弱的;热盐环流在夏季总环流中占主要成分。     

1991-2011年东海黑潮PN断面流结构与季节变化分析

基于日本海洋信息中心提供的东海黑潮PN断面CTD资料,本文采用动力高度法计算了1991-2011年间90个航次的断面流速,并对流场结构、最大流速、流幅和流量进行了统计分析。结果表明:东海黑潮PN断面流场存在单核、双核、多核3种结构;其中单核结构出现的概率为50%,双核结构为39%,多核结构为11%。东海黑潮的流结构存在显著的季节变化:秋季多核结构所占的比重为4个季节最大,平均流核数最多;冬季主要为单核结构,平均流核数最少;夏季和春季则没有明显的倾向性,单核、双核、多核3种结构出现概率相近,平均流核数介于秋季和冬季之间。其次东海黑潮的流量也存在显著的季节变化:冬季与夏季最强,秋季最小,春季居中。最后东海黑潮的最大流速和流幅也存在季节变化:夏季最大,秋季最小,春季和冬季居中。     

东海PN断面水团分布的季节变化

利用PN断面的高分辨率CTD温度、盐度和密度资料,采用曲线族拟合的水团分析方法分析发现,PN断面处的水团有明显的陆架水和黑潮水的交汇特征,且随着季节的变化PN断面处的水团特征也发生明显的变化.夏季,黑潮水核心离陆架的距离最远且深度较深,陆架水与黑潮的混合水浮置于黑潮水本体之上且向深海拓展的最远,隶属度在PN断面上200 m的分布几乎呈水平状;秋季,黑潮水主体离陆架的距离最近,并将陆架混合水向陆架压迫,使得隶属度等值线由夏季的平直状态向陆地弯曲;冬季,黑潮水团的核心占据了深海区域的整个表层和次表层,且位置相对于秋季更向深海移动,黑潮水与陆架水的交汇处也由秋季的陆架移向陆坡;春季,是唯一可以清楚地看到陆架混合水隶属度分布的季节,此时陆架混合水充满整个陆架海域,而黑潮水的核心进一步远离陆架.海面风场和净热通量场通过改变混合层的深度影响PN断面处黑潮水和陆架水之间的混合,而海面降水对于PN断面上的水团分布特征没有显著影响.     

渤海多年月平均温盐场的季节变化特征及形成机制的初步分析

根据 1 970～ 1 996年渤海观测资料的各月平均值 ,绘制大面、38.5°N断面分布图与典型海域的季节变化图 ,进而概述渤海的温盐场特征 ,并探讨其成因 ,更好地为研究渤海环境变异提供高分辨率的平均场。研究表明 ,渤海温盐度对气候因子、径流量变化等因素响应很快 ,大约滞后 1个月左右 ,具有明显的季节特征。外强迫、岸形和地形所共同诱导的海水平均环流 ,是形成其水平分布和季节变化的决定因素之一。     

渤海夏季环流和渤海海峡水体输运的数值诊断研究

建立了一个基于POM的涵盖渤、黄、东海的海洋环流诊断模式来研究渤海夏季环流。分别进行了风海流、密度流和总环流的模拟。从模拟结果得出:渤海海峡夏季与北黄海的水交换总的来说表现为北进南出特征,但与冬季相比,其流量较小(约5×103m3s 1)且不能深入渤海。辽东湾基本上受气旋式环流控制,黄河口外至渤海湾受反气旋式环流控制。数值实验表明,渤海夏季主要属密度流性质。在渤海海峡的北岸存在一支明显的上升流,而且北部的海水垂向运动比南部要强许多。在渤海中部的纬向断面上,东部的海水垂直交换要比西部活跃得多;渤海海水的垂向运动亦主要是密度流导致的。     

Numerical Study on Tidal Mixing in the Bohai Sea

The spatial and temporal variability of tidal mixing in Bohai Sea is studied using a numerical approach. In calculating tidal mixing, accurate barotropic tidal current is obtained via a harmonic analysis package utilizing the simulated current output from a high-resolution regional ocean model. And a “small-scale” roughness map is adopted to describe the detailed topographic features of Bohai Sea. It is shown that the tidal mixing estimated in Bohai Sea is much higher than the level of global background, and fluctuates considerably at some regions within a single day. In Liaodong Bay, Bohai Bay and Bohai Strait, the mixing varies greatly, with the peak value of O (10^?2) m² s^?1. The order of magnitude of mixing in Laizhou Bay is about O (10^?5～10^?3) m² s^?1. Mixing with background level of O (10^?5) m² s^?1 only appears in central area. Result also shows that rough topography plays relatively a more important role than tidal current in enhancing diapycnal mixing in Bohai Sea. The distributions of tidal mixing in selected sections reveal that the vertical stratification in Bohai Sea is not obvious, generally renders a barotropic structure.     

Simulation of the seasonal thermal structure in the Bohai Sea

The seasonal thermal structure in the Bohai Sea are examined with a three-dimensional boroclinic primitive equation model for shelf sea.The evolution of the seasonal thermal stratification is well simulated.The stratification appears early in April,first in the area off Qinhuangdao and it is well developed in the middle of May.It intensifies with synoptic and neap-spring fluctuations throughout the summer and reaches its maximum in the middle of July.Eventually,it is destroyed at the end of September.There are cold water belts between well-mixed and stratified regions.They are loGated on the mixed side of tidal fronts,and coincide with the isolines for a temperature difference of 1-2℃ between surface and bottom.The sea surface temperature (SST) distribution shows local maxima at the head of three bays and to the south of Qinhuangdao during the summer.The Bohai Sea responds to the variability in the atmospheric forcing and in tides with the synoptic and neap-spring variations of SST,as well as in the stratification and in variable positions of tidal fronts.     

渤海浮游植物生物量时空变化初析

本文根据 4 0年间收集的综合观测资料、部分成果以及 1998/ 1999年本课题执行的 2个航次的调查和岸边监测 ,分析了渤海浮游植物生物量的年循环规律、水平分布的年际变化及长期变化。结合渤海水温、盐度、黄河径流量及营养盐浓度的变化 ,初步分析了原因。渤海为高生产力陆架海 ,每年有 2次生物量的高峰期 ,水华时间有 1个月的前后移动 ;生物量及其水平分布的年际变化大于 10年际变化。渤海温盐有增加趋势 ,无机氮浓度增加、磷酸盐浓度降低 ,河流输入变化只影响局部海域子系统 ,近岸海域的富营养化使得营养盐更多地消耗在近岸 ,而中央海区依然保持良好水质。物理系统的变化是该时空变化的重要原因之一。     

渤海南部沿岸水运移及渤黄海水体交换的季节变化

针对渤海及附近海区的曲折岸线变化以及水文资料时空分布不均匀性的特点,使用四维客观分析LOESS方法得到逐月气候态盐度场。结果表明:渤海南部沿岸水扩展和运移受季风影响显著。冬季沿岸水向渤海湾和莱州湾堆积,形成沿山东半岛龙口海岸东向爬行的水舌,该水舌在蓬莱水域向东扩展;夏季沿岸水向渤海中部冲溢,特别是在黄河口附近,其核心区厚度可达8 m,可扩展到119°30′E处,同时莱州湾内的沿岸水向湾内西部收缩。冬季渤海海峡呈现显著"北进南出"水交换态势;夏季渤海海峡定常流方式的水交换特征不明显。     

渤、黄海颗粒有机碳空间分布及交换通量的季节性变化

海洋是地球上最大的碳库,对大气中的CO2起着调控作用,在减缓全球变暖过程中起着重要作用。渤、黄海是典型的封闭-半封闭型陆架海,深入探讨渤、黄海颗粒有机碳（POC）变化特征和输运通量,对区域碳循环和海洋碳通量研究具有重要意义。通过2010年春秋两季、2016年夏季和2012年冬季渤、黄海的大面积实测数据,结合MODIS卫星遥感影像反演的叶绿素a（Chl-a）,探讨了渤、黄海POC空间分布、影响因素、碳库及交换通量的季节性差异。结果表明：春季POC浓度最高,平均浓度0.34 mg/L;夏季次之,平均浓度0.30 mg/L;秋季平均浓度0.27 mg/L;冬季最低,平均浓度0.17 mg/L。不同季节POC空间分布基本一致,整体呈现“近岸高、离岸低,表层低、底层高”的特点,高值区主要位于黄河三角洲、山东半岛东侧和苏北浅滩-长江口北附近水域,低值区主要集中在南黄海中部深水区。不同季节影响POC分布的因素不同,春、秋两季受径流输入、沉积物再悬浮和浮游植物共同影响,夏季主要受控于浮游植物初级生产,沉积物再悬浮是影响冬季POC分布的主要原因。渤、黄海POC碳库呈明显的季节性变化,春季碳库最高,渤海与黄海分别为1.32×106 t和6.71×106 t;冬季碳库最低,渤海与黄海分别为7.21×105 t和3.39×106 t。约有6.55×105 t/a POC通过渤海海峡由渤海进入黄海,POC输运主要集中在夏季。     

Seasonal variation of suspended-sediment transport through the southern Bohai Strait

Based on field observations made in winter 2006 and summer 2007 and on multiscene MODerate resolution Imaging Spectrometer (MODIS) imagery, the seasonal variation of suspended-sediment transport in the southern Bohai Strait and its possible mechanisms are examined. The field observations in two different seasons allow an exponential empirical model to be used to retrieve suspended-sediment concentration (SSC) from MODIS imagery. Both the field-survey data and the MODIS-derived SSC show that the sediment transport in the southern Bohai Strait has a significant seasonal variation due to the seasonally varying thermohaline structure of the water column and the hydrodynamics resulting from the seasonally alternating monsoons. The SSC in winter is approximately 3–10 times higher than in summer. Considering the seasonal variation of water flux (WF) and SSC, the annual sediment flux (SSF) through the southern Bohai Strait is estimated to be approximately 40.0 Mt yr⁻¹, about 4–8 times previous estimates, which did not take into account seasonal variation. Although the Huanghe (Yellow River) discharges a large amount of sediment in the summer, the SSF through the southern Bohai Strait in the winter (∼32.0 Mt) is about 4 times greater than it is in the summer. The strong seasonal variability of SSF through the southern Bohai Strait indicates that strong resuspension along the coast of the Huanghe delta in winter and enhanced longshore transport by coastal currents due to winter monsoon activity might be the major mechanisms of cross-strait transport of sediment in winter.     

渤海海峡老铁山水道动力地貌及演变研究

老铁山水道位于渤海海峡北部,由南部冲刷槽、北部冲刷槽和中部隆起带等三个侵蚀地貌单元构成.在前人研究的基础上,通过搜集大量相关资料,对老铁山水道的动力条件、海底地貌、沉积物组成、峡道效应及地貌形成机制进行了综合分析研究.研究区海底地貌剖面图、沉积物组成和水道动力系统可为拟议中的渤海海峡跨海通道建设提供动力沉积学和动力地貌学依据.