长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究III 温度结构

数值模拟结果表明: 冬季长江口及其邻近海区温度分布为近岸低, 外海高; 近岸和海底地形变化缓慢区温度呈垂直均匀分布, 海底地形变化显著的陡坡区生成温度锋; 外海深水区的中上层温度低且呈垂直均匀分布, 底层温度高并形成弱的分层。春季, 近岸温度高、外海低; 近岸温度大致呈垂直均匀分布, 外海出现明显分层; 长江口以北温度表层低、底层高; 长江口及其以南表层和底层温度低, 而中层高; 陡坡区至外海生成温度锋, 随着温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 而锋面以下温度却大致呈水平均匀分布。夏季, 海区的温度分布和春季一样, 为近岸高、外海低; 长江口及其以南近岸浅水区温度呈垂直均匀分布; 长江口以北和长江口及其以南的外海温度自表层至底层由高变低且大致呈水平均匀分布, 并在表层至次表层生成强温跃层, 跃层强度随水深增加迅速减弱, 深底层温度几乎呈均匀分布且保持低温特征。秋季, 海区的温度分布与冬季相同, 也为近岸低, 外海高; 在长江口以北, 近岸温度为表层高, 底层低; 外海底层温度低且大致呈水平均匀分布, 而底层以上温度高且大致呈垂直均匀分布; 长江口及其以南, 近岸温度呈垂直均匀分布, 陡坡至外海的表层至底层生成弱的温度锋,随温度锋自陡坡至外海的下移, 锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 长江口以南陡坡区的底层温度几乎呈均匀分布。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究IV 盐度结构

盐度的数值模拟结果表明: 一年四季长江口及其邻近海区的盐度分布均为近岸低, 外海高,近岸与外海盐差大。冬季近岸和外海的上层盐度呈垂直均匀分布, 陡坡及外海的底层出现层化; 近岸特别是长江口及其以南近岸盐度的水平变化显著, 外海变化缓慢。春季在长江口以北, 近岸至外海的表层至近底层盐度呈垂直均匀分布, 近岸至外海的底层存在一个向北延伸的盐舌; 长江口及其以南近岸和外海的表层至次表层盐度呈垂直均匀分布, 在近岸稍远的表层至次表层形成盐跃层, 其强度自近岸至外海和自表层至底层逐渐减弱; 在陡坡区的底层盐度几乎呈均匀分布, 并保持高盐特征。夏季除长江口及其以南近岸浅水区盐度呈垂直均匀分布外, 其它区域盐度均出现剧烈分层, 在长江冲淡水区形成强盐跃层, 其强度自表层至底层迅速减弱, 陡坡至外海的底层盐度大致呈均匀分布且保持高盐特征。秋季长江口以北近岸浅水区表层盐度低且出现层化, 表层以下盐度高且呈垂直均匀分布; 近岸以远自表层至底层呈垂直均匀分布, 在外海上层盐度低且呈垂直均匀分布, 而底层盐度高并出现分层;长江口及其以南近岸浅水区盐度呈垂直均匀分布, 陡坡区出现层化, 其盐度为表层低, 底层高; 层化自表层至底层逐渐增强, 并随陡坡至外海的减弱, 上层又逐渐变为垂直均匀分布。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究Ⅲ温度结构

数值模拟结果表明:冬季长江口及其邻近海区温度分布为近岸低,外海高;近岸和海底地形变化缓慢区温度呈垂直均匀分布,海底地形变化显著的陡坡区生成温度锋;外海深水区的中上层温度低且呈垂直均匀分布,底层温度高并形成弱的分层。春季,近岸温度高、外海低;近岸温度大致呈垂直均匀分布,外海出现明显分层;长江口以北温度表层低、底层高;长江口及其以南表层和底层温度低,而中层高;陡坡区至外海生成温度锋,随着温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布,而锋面以下温度却大致呈水平均匀分布。夏季,海区的温度分布和春季一样,为近岸高、外海低;长江口及其以南近岸浅水区温度呈垂直均匀分布;长江口以北和长江口及其以南的外海温度自表层至底层由高变低且大致呈水平均匀分布,并在表层至次表层生成强温跃层,跃层强度随水深增加迅速减弱,深底层温度几乎呈均匀分布且保持低温特征。秋季,海区的温度分布与冬季相同,也为近岸低,外海高;在长江口以北,近岸温度为表层高,底层低;外海底层温度低且大致呈水平均匀分布,而底层以上温度高且大致呈垂直均匀分布;长江口及其以南,近岸温度呈垂直均匀分布,陡坡至外海的表层至底层生成弱的温度锋,随温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布,长江口以南陡坡区的底层温度几乎呈均匀分布。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究Ⅱ.环流的基本特征

利用POM模型,以研究海区的海面风应力、温度和盐度资料作为海面边界条件,以与外海界面处的温度和盐度资料作为侧向液边界条件,并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流的影响,对长江口及其邻近海区各季节的三维斜压环流和温、盐结构进行了数值模拟。环流的数值结果表明,冬季和秋季研究海区的水平环流主要由长江径流、东海沿岸流、台湾暖流、杭州湾环流和沿岸流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;东海沿岸流与长江径流顺岸南下,随着自北往南岸界地形坡度的增大,其流幅变窄,流速增强;台湾暖流沿陡坡及其外缘蜿蜒北上,随着自南往北水深的变浅,其流幅由宽变窄继而又由窄变宽,流速却一直由强变弱。冬季和秋季海区纬度断面垂直环流的总趋势由近岸向外海流动,海底地形变化缓慢区离岸流产生波动,海底地形变化显著的陡坡区离岸流产生剧烈振荡而生成强升降流。春季和夏季研究海区的水平环流主要由长江径流与东海沿岸流汇合流、台湾暖流、杭州湾环流、舟山群岛附近及长江径流和东海沿岸流汇合流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;长江径流和台湾暖流平行北上并在长江口以北产生顺时针偏转。由海区水平环流特征和变化趋势证实,春季长江冲淡水已开始向东北偏转,夏季冲淡水的偏转程度、伸展距离和扩展范围都更甚于春季;春季在长江口近岸存在弱上升流,夏季长江口外的陡坡区出现下降流,而长江口以北和以南的陡坡区出现上升流。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究 Ⅰ．定解条件与研究方案

长江口及其邻近海区的水动力学研究因其与沿岸地区的经济发展关系密切而倍受海洋学者的广泛关注。为了揭示该海区环流的动力过程和温、盐结构的分布特征及其动力成因,首先在对研究海区的地形特征、海面风应力、海面温度、海面盐度以及北、南、东三个液边界温度和盐度现场观测资料进行全面分析的基础上。选定适合于研究海区的三维斜压流体动力学模型(POM)。以研究海区冬、春、夏和秋季的海面风应力、海面温度和盐度资料作为海面边界条件,以北、南和东三个液边界的温度和盐度资料作为侧向液边界条件,并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流等外海入流的影响,对研究海区(120.9°E—124°E,29.5°N—33°N)四个季节的斜压环流和温、盐结构实施了动力学数值研究。获得了与观测事实相一致的三维流速和温、盐结构的空间分布。从动力学角度揭示并阐明长江口及其邻近海区水平环流和垂直环流的动力过程以及温、盐结构的分布特征和动力成因,为海区的生态动力学研究提供动力条件。     

长江口、杭州湾及其邻近海区Lagrange环流的数值模拟研究Ⅰ——正压环流

将长江口、杭州湾及其邻近海域作为研究整体,建立该海区的三维Lagrange正压环流的分阶数值模式,综合考虑径流、东中国海背景环流、风应力和M2,S2,O1,K1 4大天文分潮的综合作用,运用"流速分解法"将环流分为正压梯度流、风生流、潮致余流及零阶环流的非线性耦合流等4个分量,模拟了冬夏两季长江口、杭州湾及其邻近海区的Lagrange正压环流结构.结果表明,零阶环流受东中国海背景环流控制;潮致余流是该海区一个重要分量;杭州湾内正压环流主要由风生流和潮致余流控制.     

长江口及邻近海区营养盐结构与限制

通过研究长江口及邻近海域溶解无机氮(DIN=NO₃-+NO₂-+NH₄+)、磷酸盐(PO₄3-)、硅酸盐(SiO₃2-)所表征的营养盐区域结构特征及影响因素,在分析营养盐绝对限制情况的基础上,划分了潜在相对营养限制区域。结果表明,123°E以西近岸表层区域DIN/P比值全年均高于16,而Si/DIN除秋季外基本小于1,显示出长江冲淡水影响下"过量氮"的特征。春夏季河口锋面区(31°~32.5°N,122.5°~124°E)硅藻的大量生长可使DIN/P异常升高和Si/DIN异常降低。秋季研究区域北部DIN/P西低东高且Si/DIN西高东低是由于在高DIN、低PO₄3-的长江冲淡水影响下,近岸受相对低DIN、高SiO₃2-的苏北沿岸流南下入侵影响而被分割而成。冬季长江口门东北部存在的高DIN/P和低Si/DIN区则主要由于寡营养盐的黑潮水深入陆架,向东北输送的部分长江冲淡水和增强的苏北沿岸流共同作用造成DIN升高所致。利用Redfield比值进行了不同站位表层潜在相对营养限制情况的区分。近岸123°E以西受高DIN、SiO₃2-长江冲淡水影响,四季多呈现PO₄3-潜在相对限制,而在春夏季由于浮游植物的大量吸收PO₄3-,造成局部PO₄3-绝对限制及潜在相对限制。春夏季氮限(DIN潜在相对限制)一般发生在外海部分站位,但较为零散。秋季除了东南外海大部分站位外,受苏北沿岸流影响在长江口北部近岸也存在氮限。随着低DIN/P的黑潮表层水(KSW)的入侵加强,冬季外海氮限站位增多。硅限(SiO₃2-潜在相对限制)在夏季发生在赤潮高发区,而冬季南部存在较多硅限站位表明KSW中SiO₃2-相对较为缺乏。     

普里兹湾及邻近海区水团和环流研究述评

普里兹湾是南极大陆周围仅次于威德尔海和罗斯海的最大海湾，位于印度洋扇形区。自１９５７年的国际地球物理年以来，同在南大洋其他海区一洋，在该海区开展了多次国际联合考察。我国自１９８９年起对普里兹湾区海洋学问题已连续进行了４次考察，取得了若干资料。在普里兹湾陆架上，早期的观测结果［１７，２７］，认为表层水异常温暖和深层水异常冷。１９６７年，在前苏联“Ｏｂ”号的第１２次南大洋考察中，制定了普里兹湾区的专题调查计划，以便解决上述问题。这次对普里兹湾考察的结果表明，表层的热盐结构类似于前几次考察（Ｇｒｌｇｏ…     

长江口及其邻近海区主要经济虾类的生态研究

本文主要取材于1985—1986年长江口渔业资源试捕调查资料。研究结果表明,分布在长江口海区的虾类,由于受长江冲淡水径流的影响,形成三种生态型:(1)河口半咸水类型,如两种白虾;(2)低盐水类型,如葛氏长臂虾;(3)外侧次高盐水类型,如鹰爪虾和两种仿对虾。代表各生态型虾类,一般具有繁殖期较长的特点,其生命周期可为一年或一年多。虾类体长分布较为复杂,在当年生的幼虾生长期间,秋冬季虾群中常有幼虾和成虾混栖。因而,种群体长分布有两组群体并存。     

长江口及济州岛邻近海域温、盐、密度的跃层现象

本文根据CTD观测资料,分析了研究海区的温、盐、密度跃层的分布与变化,讨论了逆温逆盐层的分布区域,并从跃层角度出发,分析了深层水的涌升,黄海冷水团的上边界以及台湾暖流在东海北部的影响范围。     

长江口及邻近海区鱼类区系研究

本文阐述了长江口及附近海区鱼类的种类组成状况及其区系特点,为“三峡工程对河口生物及渔业资源的影响”的研究提供了基础科学资料。 中国科学院海洋研究所于1985年9月至1986年8月在长江口区开展了渔业资源的试捕调查,调查范围为东经121°10′-124°00′,北纬30°20''-32°00′,总调查面积21000平方公里,共设常规站30个,加设站7个(图1)。用150匹马力1)底层双拖网渔船(网周长140m,网目250mm,囊网网目40mm),每月调査一次,每站拖网1小时。拖网时同步观测站水深、温度和盐度。所获鱼类全部进行分类鉴定,并分种测定尾数、重量和长度。全年共获鱼类样品914534尾,重12359.67kg,经鉴定共165种。从1985年9,10月沿岸定置网鱼样品中又获另外2种,故全年共获鱼类167种。     

沿岸海区冬季垂直环流及其温盐结构的数值研究 Ⅰ.环流的基本特征

为了揭示沿岸海区冬季垂直环流及其温盐结构的分布特征和变化规律，利用三维斜压流体动力学模型，对具有岸界坡度变化、河流入海、海湾、岛屿和海槽的理想海区冬季的垂直环流及其温盐结构进行了数值模拟。其环流的数值结果表明，冬季沿岸海区的垂直环流普遍呈逆时针流动。在近表层为向岸流，沿岸为下降流，近表层以下为离岸流；近表层以下的离岸流在外海有明显的上升趋势；沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱；就整个海区而言，随着自南往北海区水深的逐渐变浅和岸界地形坡度的由大变小，其沿岸下降流则由强变弱。     

东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究Ⅰ.环流的基本特征

利用三维斜压流体动力学模型,通过对东海沿岸海区冬、夏季的斜压环流及其温盐结构的数值研究,揭示研究海区垂直环流及其温盐结构的动力过程及其成因。垂直环流的模拟结果表明：冬季,沿岸海区的垂直环流以逆时针流动,近表层为向岸流,沿岸为下降流,近表层以下为离岸流,其在外海有明显的上升趋势,沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱;夏季,沿岸海区的垂直环流以顺时针流动,近表层以下为向岸流,沿岸为上升流,近表层为离岸流,其在外海有明显的下降趋势,沿岸上升流自底层至表层逐渐由弱变强。就整个沿岸海区而论,冬季沿岸下降流和夏季沿岸上升流的强度都随着岸界地形坡度、风速及风向与岸线偏角的变化而变化。沿岸下降流形成的主要原因是由于冬季东北风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致,而沿岸上升流形成的主要原因则是由于夏季西南风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致。     

东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究I．环流的基本特征

利用三维斜压流体动力学模型 ,通过对东海沿岸海区冬、夏季的斜压环流及其温盐结构的数值研究 ,揭示研究海区垂直环流及其温盐结构的动力过程及其成因。垂直环流的模拟结果表明 :冬季 ,沿岸海区的垂直环流以逆时针流动 ,近表层为向岸流 ,沿岸为下降流 ,近表层以下为离岸流 ,其在外海有明显的上升趋势 ,沿岸下降流自表层至底层逐渐由强变弱 ;夏季 ,沿岸海区的垂直环流以顺时针流动 ,近表层以下为向岸流 ,沿岸为上升流 ,近表层为离岸流 ,其在外海有明显的下降趋势 ,沿岸上升流自底层至表层逐渐由弱变强。就整个沿岸海区而论 ,冬季沿岸下降流和夏季沿岸上升流的强度都随着岸界地形坡度、风速及风向与岸线偏角的变化而变化。沿岸下降流形成的主要原因是由于冬季东北风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致 ,而沿岸上升流形成的主要原因则是由于夏季西南风与岸界地形的耦合效应及海区温盐分布不均匀所致。     

东海沿岸海区垂直环流及其温盐结构动力过程研究Ⅱ．温盐结构

对于本研究采用的动力学模型及其垂直环流的模拟结果已在第Ⅰ部分论述。作者将对与垂直环流对应的温、盐结构进行分析。温度和盐度模拟结果表明：冬季东海沿岸海区的温、盐分布均为近岸低、外海高;近岸温、盐呈垂直均匀分布,在外海出现分层,其温度为表层高、底层低,而盐度却为表层和底层高,中层偏低,长江口以南的近表层以下形成自近岸伸向外海的弱低盐水舌;长江冲淡水区及长江口以北和其以南外海的近表层有温、盐跃层生成,深底层温、盐呈均匀分布,且保持低温高盐特征;随着海区自北往南纬度的降低,岸坡和水深的增大及沿岸下降流的增强,温度和盐度自近岸至外海的垂直均匀分布跨度逐渐变窄;外海近表层的温、盐跃层强度自北至长江口逐渐增强,而自长江口至南逐渐减弱,其位置自北往南逐渐上移;冬季沿岸下降流使长江冲淡水区的盐跃层变厚。夏季海区的温度分布为近岸和外海高,近岸稍远出现冷水涌升,垂向上呈现显著分层,盐度分布为近岸低、外海高;长江冲淡水区及杭州湾以南外海的次表层存在温、盐跃层,其跃层以上出现混合层,且保持高温低盐特征,跃层以下温、盐大致呈均匀分布,并保持低温高盐特征;随着海区自南往北纬度的增高、岸坡和水深的减小及沿岸上升流自南至长江口和自长江口至北的增强和继而减弱,长江冲淡水区的温、盐跃层强度自南至长江口逐渐增强,而自长江口至北逐渐减弱,外海次表层的温、盐跃层强度却自南至长江口逐渐减弱,自长江口至北又逐渐增强,其温、盐跃层的位置自南往北逐渐上移;夏季沿岸上升流使长江冲淡水区的盐跃层变薄。     

长江口及邻近陆架海区夏季小型底栖动物群落结构研究

根据2006年7月13日至8月30日在长江口及邻近陆架海区采集的小型底栖动物样品,对小型底栖动物类群组成,丰度、生物量的水平分布和垂直分布以及调查海区的环境因子进行了研究。结果表明：研究海域小型底栖动物有线虫、桡足类、多毛类、寡毛类、介形类、螨类、双壳类、腹毛类、动吻类、端足类和等足类等11个类群及无节幼体等。平均丰度为453.22±355.34 ind/10 cm2,最优势类群为线虫,占小型底栖动物总丰度的81.37%,次优势类群分别为底栖桡足类和多毛类,分别占小型底栖动物总丰度的10.13%和2.96%。平均生物量为622.65±505.07 μg/10 cm2,生物量占比最高的类群为多毛类,占总生物量的30.21%,其次分别为线虫和寡毛类,分别占小型底栖动物总生物量的23.69%和19.44%。水平分布上,从河口冲淡水区到东海陆架深水区,小型底栖生物丰度呈现由低到高的变化趋势,杭州湾小型底栖动物丰度为240.96±223.47 ind/10 cm2,长江口近岸区为442.91±304.16 ind/10 cm2,东海陆架深水区为865.42±553.88 ind/10 cm2。垂直分布上,小型底栖动物主要分布在0~2 cm层,丰度为290.28±250.03 ind/10 cm2;其次是2~5 cm层,丰度为132.81±128.74 ind/10 cm2;5~10 cm层分布最少,丰度为30.14±31.91 ind/10 cm2。其中线虫、多毛类、寡毛类与桡足类等主要类群的垂直分布与总分布趋势相同。与环境因子进行相关分析表明,调查海区小型底栖动物的丰度主要与水深、盐度和溶解氧显著相关,对小型底栖动物分布影响最大的环境因子组合为溶解氧和盐度。     

沿岸海区冬季垂直环流及其温盐结构的数值研究──Ⅱ.温盐结构

冬季沿岸海区温度和盐度的数值计算结果表明：温度在近岸近表层大致呈垂直均匀分布,外海近表层形成较强的温跃层,近岸至外海的下层保持冷水特征。表层和底层盐度高,中层盐度低,在中层形成自近岸伸向外海且盐度逐渐由低变高的低盐水舌,河口冲淡水区形成较强的盐跃层。随着自南往北海区水深的逐渐变浅、岸界坡度的由大变小和沿岸下降流的由强变弱,近岸温度和盐度的垂直分布越来越均匀,外海近表层的温跃层强度越来越弱。盐度自南至河口区逐渐由高变低,而自河口区至北逐渐由低变高。沿岸下降流使河流冲淡水区的益跃层变厚。     

长江口及其邻近海区的浮性鱼卵和仔稚鱼的生态研究

1985年8月—1986年10月(2,9月除外),在长江口海区进行了鱼卵、仔鱼调查。结果表明,该海区系由淡水鱼类、半咸水鱼类和沿岸、近海鱼类四种生态类型组成的鱼类生态结构,具有特殊复杂的生态特点;其种类组成和数量分布,皆受长江径流、台湾暖流及黄海冷水团等水系的相互消长、交换而形成的错综复杂的海况条件所制约。目前该海区的鱼类种间数量对比关系发生变化。历史上的重要经济鱼类数量极少,而作为它们的主要饵料之一的鳀鱼数量却占绝对优势。这与渔业上的过度捕捞和滥捕有很大关系。因此,以发展增、养殖事业来转化和降低捕捞强度,对保护鱼类资源具有重大意义。