风对北部湾入海径流扩散影响的研究

本文根据北部湾红河等入海径流的最新资料,使用FVCOM数值模式计算风场显著不同的1988年和1989年夏季径流扩散特征;使用冬季平均风场计算包括径流在内的冬季北部湾环流。得出如下结论:(1)1988年8月,强的西南风除了在北部湾西岸产生较强的北向沿岸流外,东部涠洲岛附近形成气旋式环流;相应地在北部湾中偏北部有一个弱的反气旋涡,中部出现较大的气旋式环流;(2)1989年8月的西南风非常弱,表层的红河冲淡水主要沿北部湾西岸向南流,来自琼州海峡的余流,在北部湾北部形成范围较大的气旋式环流,与此同时,海湾南部也出现一个较强的气旋式环流;(3)冬季,在冬季偏北风驱动下,北部湾基本是气旋式环流,只有西北部水域出现一个反气旋式环流。     

基于HYCOM模拟的南海西北部环流

为研究北部湾在内的南海西北部海域环流结构的时空特征,本文基于Hybrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)模式和气象强迫数据,通过三重嵌套模拟研究南海西北部环流在风力强迫下的结构及其时空分布特征,结果表明:(1)南海西北部流场受季风影响较大,冬季基本为西南向流,夏季基本为东向流,流场结构复杂,外海涡旋众多,Ekman运动特征较为明显;(2)北部湾流场呈现出较强的密度流特征,冬季基本为气旋式环流,夏季同时存在较小尺度的气旋式和反气旋式环流; 7月湾口表层的气旋式环流结构向下直接影响到海底;(3)北部湾的海表面盐度受蒸发降雨影响较大,盐度分布西低东高,这与湾口和琼州海峡入侵的南海高盐海水有关;(4)在热盐作用和季风驱动下,琼州海峡的表、底层流冬季为西向流,夏季为东向流,冬季广东沿海地区的富营养化海水可能通过琼州海峡影响广西近海海域环境质量。     

北部湾冬半年环流特征及驱动机制分析

【目的】为了给北部湾的环境保护提供科学依据,研究北部湾冬半年的环流变化特征及其驱动机制。【方法】通过POM模型构建三维斜压后报模型,模拟2006~2007年南海西北部的环流,模拟时考虑了日平均风场、日平均热通量、河流径流和潮汐等强迫场;通过无季风驱动的敏感性实验分析东北季风对北部湾冬半年流场的作用;通过洋浦港外海在2005年12月25日到2006年1月25日的一个月海流观测数据来分析冬季海南岛西北岸的海流特征。【结果】模拟结果与观测数据吻合较好,北部湾冬半年环流呈气旋式,嵌套着南部的气旋式环流,而且秋季与冬季环流存在季节性振荡特征:在秋季,南部的气旋式环流可向北侵入至19°N,比冬季深入得多;在冬季,湾西岸和海南岛西北岸的南向流比秋季要强;这种季节性变化特征可从表层直达深层。另外,海南岛西北岸流在冬季为西南向而非东北向。【结论】冬半年北部湾的北部环流为局地风驱动,南部环流是由东北季风驱动的南海陆架流侵入北部湾而形成的;这种季节性涛动受东北季风的高频振荡分量驱动,尤其风场的南北向分量贡献较大,也说明风场的时间分辨率对北部湾环流影响较大;海南岛西北岸的西南向流受琼州海峡的西向流驱动,而东北季风只起辅助作用。     

北部湾海洋环流研究进展

20世纪60年代初中越合作开展的北部湾海洋综合调查,分析北部湾潮汐和潮流运动,标志着北部湾物理海洋学研究工作的开始。此后的一些调查,例如1964—1971年中国科学院南海海洋研究所等利用投放大量漂流瓶来研究北部湾表层海流的试验、1980—1986年全国海岸带和海涂资源综合调查、1988—1995年全国海岛资源综合调查等,令人们对北部湾环流结构有了进一步认识。最近20年,不少学者通过调查资料和数值模拟方法分析北部湾季节性环流结构后得到与以往研究调查相反的观点。本文回顾近年来北部湾海洋环流研究的主要进展,阐述利用调查资料、数值计算等不同研究手段获得的对北部湾环流分布的整体认识,以及在环流结构方面存在的不同观点,进而介绍北部湾环流尤其是北部环流机制的一些新进展。以前的研究多认为北部湾环流主要受风场控制,夏季为反气旋式环流,冬季则为气旋式环流,然而近年研究发现北部湾夏季也为气旋式环流;也有人认为北部湾北部被气旋式环流控制,但南部环流呈反气旋式;在形成机制上,北部湾环流受地形、风、外海水、海水密度分布及河流冲淡水注入等影响呈现复杂的态势;风对北部湾北部环流形成有影响但不起主导作用;琼州海峡东部水进入北部湾对广西沿海气旋式环流的形成有着重要的影响。北部湾海洋环流与海域物质输运扩散密切相关,依托更精细化的数值计算手段,结合动力场探究近海海洋环境污染净化及生态平衡问题,是今后的重要发展趋势之一。     

北部湾夏冬季海表温度、叶绿素和浊度的分布特征及调控因素

基于2006年6～8月和2006年12月～2007年2月的MODIS数据,分析北部湾夏季和冬季的海表温度、叶绿素及浊度的时空分布特征,并引入叶绿素与浊度的比值探讨浊度的控制因素,揭示径流、环流、风场和地形对北部湾上层水体环境要素的调控机制.夏季北部湾海表温度分布较为均匀,叶绿素浓度和浊度值沿岸带较高,外海较低.沿岸流海域浊度的主要影响因子是陆源输出物质和再悬浮沉积物,上升流海域则是浮游植物影响为主.冬季湾北沿岸流海域SST明显较低,海南岛西侧及中央海域存在一暖水舌,强化的混合作用导致叶绿素和浊度均明显高于夏季,再悬浮沉积物的影响也高于夏季.夏季发育跨中央海域的东向物质输送通道,冬季则发育西向物质输送通道.     

防城港湾以西海域水体输运及其机制研究

为了探究防城港湾外海域的水体输运方式及机制，本文对历史调查数据及最新的海流调查资料的海流玫瑰图进行分析，结果发现：防城港湾以西海域的水体输运，冬季为反气旋式环流控制，水体输运主要为NE向；夏季为沿岸入海径流、气旋涡控制，水体输运主要为WSW向。春季和秋季，表层水体输运主要为WSW向，中层以下水体输运为NE向。风对表层流的影响较明显，夏季西南季风造成沿岸水的堆积产生正压梯度力使表层水体往西南向输运，但不起主导作用。中层以下主要受北部湾北部气旋式、反气旋式两种不同形式的环流控制。除此之外，琼州海峡西向流、入海径流、地形等对水体输运也产生重要的作用。     

北部湾潮致余流和风生海流的数值计算与实测资料分析

北部湾潮致余流的流速只有1～2cm／s左右,靠近海南岛一侧,潮致余流的环流基本为气旋式：分别位于洋浦以北、东方以西、莺歌海西南方。只有靠近越南红河口,有一个反气旋涡;风生海流呈现冬季模式和夏季模式。冬季,表层19°N以北为西南向的流动,19°N以南,靠近海南岛水域为西向流动,越南沿岸为南向流动。大部分区域流速为5～12cm／s,流速最大位于琼州海峡西面及海南岛西南部,可达10～20cm／s,底层流速明显比表层小。夏季,表层,大部分海区为东北向流动,海南岛以南的海区为向东流动,流速大都在3～7cm／s,越南沿岸和海南岛西岸及西北沿岸流速为7～9cm／s,最大流速出现在海南岛西和西北沿岸,可以达到12cm／s。底层,大部分地区流速均小于1cm／s。     

南海Sverdrup环流的季节变化特征

利用气候平均的风应力资料,计算了平底南海内区海盆尺度的Sverdrup输送,得到南海海盆尺度Sverdrup环流的季节变化基本特征.将这些基本特征与历史观测资料相比,证实了在冬、夏、秋季风生环流在南海表层环流中的重要地位.明确指出风的非均匀性是南海海盆尺度环流呈现多中心的重要原因之一,秋、冬季南海北部18°N纬带处的西向强流可仅由局地风生成,南海南部环流比北部环流具有更明显的季节变化,春季风场有利于在海盆的中部发生环流的季节转换,秋季气旋式环流的向北输送最大.     

北部湾潮汐余流的初步研究

本文采用欧拉法,计算了北部湾的欧拉余流,同时还计算了拉格朗日余流和斯托克斯漂流。计算结果表明:北部湾欧拉余流和拉格朗日余流比斯托克斯漂流大得多。K_1欧拉余流一般在15厘米/秒左右,M_2余流约8厘米/秒,而斯托克斯漂流最大不到2厘米/秒。K_1和 M_2欧拉余流都在湾北部形成一个逆时针的环流,K_1环流中心位于108°30′E,20°20′N1;M_2则位于108°45′E,20°35′N。本文还讨论了动量方程中的非线性平流项和底摩擦以及水平湍流摩擦对湾内潮汐余流的影响。由分析结果可知,北部湾潮汐余流产生的主要原因是非线性底摩擦以及动量方程中的非线性平流项,但水平湍流摩擦对湾内潮汐余流也有一定的影响。     

渤海典型余环流及其影响因素研究

以大阪大学海湾模型（ODEM）,三维斜压水动力模型研究了渤海夏、冬季节典型余环流结构及其控制园子的影响．浅析了不同计算工况下余流结构对海域不同部分水交换能力的影响．通过分析渤海中部流速的垂向分布,探讨了潮汐、季风和表面热交换对杂环流的贡献．从表面和底层的潮余流结构可以看出渤海的余环流由多个而不是一个旋涡构成,海域的地形和海岸线形状是控制沿岸潮余流结构的主要因素．渤海典型风向下的夏季风和冬季风对余环流的影响差异较大;区域性热盐效应导致的密度流不管是否引起层化现象都会对凤生流和潮余流产生较大的影响．     

2007年夏季北部湾生态与环境要素分布规律研究

为获得北部湾生态要素分布规律更全面的认识,本文基于北部湾海表层温度、盐度和有关生态参数的遥感数据,利用2007年"908"专项调查资料,结合海流数值计算结果,分析了2007年夏季(6-8月)的海表层温度、盐度、叶绿素a浓度和颗粒有机碳(Particulate Organic Carban,POC)、颗粒无机碳(Particulate Inorganic Carban,PIC)浓度的分布态势并给予合理的动力机制解释:(1)北部湾表层叶绿素a浓度呈明显的自东向西、由近岸向湾中部逐渐递减的态势,高值区为琼州海峡、广西沿岸、越南沿岸和海南岛西南侧近海海域;(2) POC和PIC空间分布特征与叶绿素a相似,低值区均主要集中在湾口水交换较快区域;(3)入侵高盐水的33.5 PSU等值线最北可达到21°N;湾内存在一个上升流区域形成的高盐核心;(4)北部湾水温的高值区分布在广西沿岸和越南沿岸的浅水区;(5)叶绿素a、POC和PIC高值区与沿岸径流有关;(6)海南岛西南部叶绿素a、POC和PIC的高值区与上升流有关。上述分析虽然只是2007年一年的结果,但是结果却具有普遍的意义。     

北部湾北部潮流谱分析和余流特征研究

【目的】研究北部湾北部的潮流谱和余流特征。【方法】利用1988年10月至1989年8月的涠洲岛附近10m、20m和30m海流观测资料进行谱分析。【结果】无论频率f0或f0,全日潮谱峰都高于半日潮谱峰。其中,主要半日潮周期为12h、12.4h,主要日潮周期分别为23.9h和25.8h。在半日潮和全日潮分量中,顺时针分量是主要的。从余流前进矢量可以看出:冬半年,10m、20m和30m层平均余流矢量方向分别为302°、338°和43°。夏季,10m、20m和30m层平均余流矢量方向分别为246°、298°和292°。【结论】风对1988年10月至1989年2月余流影响明显,但是制约余流运动的主要因素是北部湾北部环流。     

海南岛东北海域海流和余流特征分析

【目的】研究海南岛东北海域的潮流、余流特征和分布规律。【方法】依据2017年6月在海南岛东北海域调查的夏季大潮实测海流数据,采用准调和分析方法分析实测数据,并根据该分析所得的一些参数分析研究区域的潮流性质、潮流运动形式、M2分潮潮流椭圆、潮流的垂直分布及夏季的余流分布。【结果】海南岛东北海域的潮流以不正规半日潮流为主;各站点潮流椭圆旋转率都较小,潮流运动形式以往复流为主,方向为NW—SE;除S4站以外,其余各站海流均为略带旋转的往复流,往复流的方向为NW—SE,旋转流的旋转方向为顺时针;研究海域表层余流大于中底层,近岸余流较弱,琼州海峡附近的站点余流最强;各站表、中、底层余流流向较一致,表层余流主要受风场的影响作用,底层余流主要受到底地形的影响。【结论】对调查区域的潮流、余流特性有了一个较为全面的认识。