人类活动和沿岸流影响下的粤东近海浮游动物群落特征

粤东附近海域具有丰富的渔业资源和复杂的水文环境。在气候变化背景下,为系统提升该海域海洋观测水平和生态动力过程的认知,于2022年5月(春季)、7月(夏季)、10月(秋季)和2023年1月(冬季)开展了四个季节的水文动力、生物、化学等生态环境要素的综合考察。基于镜检浮游动物的鉴定结果,分析该海域浮游动物群落特征,探讨其时空分布的影响因素。根据环境因子聚类,调查海域可分为近岸(主要受人类活动影响)和远岸(主要为海流影响)区域,不同季节和区域浮游动物群落结构存在显著差异。春、夏季浮游动物动物种类、生物量和丰度均高于秋、冬季;远岸区浮游动物种数、生物量和丰度显著高于近岸,并且浮游动物群落结构的季节差异在远岸区更加明显。桡足类和毛颚类为调查海域的主要浮游动物类群。浮游幼虫和鱼卵的丰度在春季显著高于其他季节,并且峰值集中在南澳岛西南韩江口附近海域,说明该区域为粤东重要的产卵场。受粤东沿岸上升流影响,夏季桡足类的种类和丰度增加;而冬季,浮游动物主要由闽浙沿岸流所携带的暖温带种所组成,中华哲水蚤(Calanus sinicus)在S8站位高达1000 ind.·m^(-3)。另外,近岸养殖区内的浮游动物出现种类少、生物量和丰度较低,个别调查站网采样品基本无浮游动物检出。在人类活动和气候变化的双重影响下,粤东近海浮游动物需要进行长期系统监测分析其对海洋环境变化的响应。

山东半岛沿岸流强度与悬浮体时空变化特征

基于2014-2018年NOAA/AVHRR遥感数据,在山东半岛海域选取6条剖面,结合海表温度和表层悬浮体的时空变化特征,详细研究了山东半岛沿岸流的年周期变化规律与移动路径。研究结果表明,山东半岛沿岸流年周期变化可分为4个阶段:成长期(10-12月)时开始形成于黄河口附近,沿莱州湾南部向东运移;强盛期(次年1-3月)时山东半岛沿岸流完全成型,扩散带最宽,鼎盛时期北部可以至38°N附近,东部可以至123°E附近,在35°~36°N附近分成NE-SW向的2个分支,主干部分最远可到达胶州湾东部海域,余流沿岸向西南方向转折;衰退期(4-6月)时沿岸流强度减弱,只在山东半岛北部和东部小范围内有微弱的显示;消亡期(7-9月)时基本消失。山东半岛沿岸流在冬季时对悬浮体扩散具有强烈的驱动作用,使其在黄河口南侧与山东半岛北岸-成山头东部海域分别形成呈“弧形”和“条带状”分布的2个高浓度区域。

沿岸流不稳定运动实验研究

沿岸流不稳定运动对沿岸输沙及岸滩演变有重要影响。为了更深入地研究沿岸流不稳定运动特征,本文在1∶100和1∶40两个坡度下进行了沿岸流不稳定运动实验研究,并从其时间历程的谱特征和示踪图像两个方面对实验结果进行了分析。结果表明:1∶100坡度规则波作用下产生的沿岸流存在明显的周期摆动,而1∶40坡度情况下的周期摆动不明显;不规则波情况与之类似,只是相应情况下的墨水摆动有点紊乱,没有规则波的摆动整齐;波高越大,非线性不稳定运动越明显,涡旋也越剧烈。沿岸流不稳定运动主要由线性不稳定、非线性不稳定倍周期、平均沿岸流沿岸不均匀以及其他涡运动等的影响引起。

沿岸流不稳定运动研究进展

沿岸流不稳定运动目前已成为一个研究热点,对于沿岸流不稳定的研究对于近岸泥沙、污染物输移以及海岸养护等都有很重要的意义。本文详细介绍了沿岸流不稳定运动的研究进展,具体包括沿岸流不稳定运动现场以及实验室实验研究进展,沿岸流线性不稳定理论,非线性不稳定理论以及沿岸流不稳定运动产生的其它理论分析。结果表明国外对于该问题的研究(主要是有关不稳定理论方面)已经取得很多成果,但国内目前很少,并且现在对沿岸流不稳定研究比较成熟的理论基础是不稳定理论,该理论都假定增长率最大的不稳定模式决定着沿岸流的波动特性。但对于多模式不稳定运动的研究还基本没有,对于沿岸流不稳定运动三维特性的研究(包括数值研究及实验研究)也基本没有报道。所以这两个方面可能是以后对该问题研究的重要方向。

沿岸流不稳定运动对时均沿岸流影响

通过物理模型实验以及数值方法研究了沿岸流不稳定运动对时均沿岸流的影响.首先简要介绍了沿岸流不稳定运动测量实验并给出了测量结果;然后建立了考虑沿岸流不稳定运动的数学模型,该模型中引入了沿岸流不稳定运动引起的辐射应力项,为了使数值分析与实际情况相吻合,该模型中考虑沿岸流不稳定运动引起的辐射应力由实验中观测到的结果求得.利用求得的应力项,粗略分析了沿岸流不稳定运动引起的侧混系数的范围,结果表明该范围为0～0.04.利用该模型数值分析了沿岸流不稳定运动对时均沿岸流的影响,结果表明其影响很小.

潜堤对平均沿岸流及沿岸流不稳定的影响

潜堤是防止海岸侵蚀的常用护岸建筑物,准确的掌握潜堤前后水动力特性十分必要.本文以斜坡上梯形潜堤为研究对象,基于港池沿岸流实验,通过变换潜堤的位置来分析潜堤对平均沿岸流的影响,通过增加潜堤来观察其对沿岸流不稳定波动频率的影响.结果表明,潜堤离岸越近,垂直岸方向的沿岸流分布有向岸偏移的趋势,同时,会使得沿岸方向上游流速增加越大,使总的沿岸方向的流速分布更均匀;增加潜堤会使沿岸流不稳定某些频率的波动明显加强,同时也会使沿岸流不稳定波动出现新的高频部分.

沿岸流的实验研究

本文研究了缓坡海岸 (坡度为 1∶ 10 0和 1∶ 4 0 )沿岸流及波浪增减水的模型实验。讨论了沿岸流和波浪增减水的模型实验方法 ,给出了沿岸流 。

闽浙沿岸流扩展范围的季节特征及其对典型海湾的影响

根据2006~2007年春、夏、秋、冬季4个航次的监测数据分析闽浙沿岸流扩展范围和温度、盐度、营养盐含量平面分布季节变化特征,结果显示:调查期间,闽浙沿岸流主要分布于浙闽沿岸海域,具有明显的季节变化特征,冬季闽浙沿岸流扩展范围最大,可影响至广东南澳岛海域,秋季次之,可影响至厦门湾、东山湾海域,春季可扩展至泉州湾附近海域,夏季影响范围最小,仅局限于浙江北部沿岸海域.选取福建罗源湾、厦门湾和东山湾,分析闽浙沿岸流对典型海湾的影响,结果显示:冬季闽浙沿岸流给福建典型海湾带来了大量的营养盐物质,罗源湾、厦门湾和东山湾均受其影响,海水营养盐含量明显提高,秋季次之,春季影响略小,夏季基本不受闽浙沿岸流影响.

波生沿岸流数值模拟

为了更好地研究近岸海域波生沿岸流,建立了基于高阶Boussinesq水波方程的波生沿岸流时域数值模型。控制方程在中等水深范围内具有较好的色散性和变浅作用性能,同时具有二阶完全非线性特征,适合描述近岸区域波浪强非线性运动。通过采用松弛造波方法实现了非线性波浪的无反射入射,采用周期性侧边界条件模拟开敞边界。通过数值试验,讨论了模型中主要参数对数值结果的影响。利用率定后的参数模拟了均匀坡度海岸上产生的沿岸流,通过和实验数据的对比验证了模型的准确性和适用性。利用模型数值模拟了不同波浪入射条件(包括周期、波高和波浪入射角度)对波生沿岸流的影响。

沿岸流的模型实验和数值模拟研究(英文)

研究了两个缓坡海岸 (坡度为 1∶ 1 0 0和 1∶ 4 0 )上沿岸流、波高及波浪增减水的模型实验方法和数值模拟方法 .给出了沿岸流速度、波高和波浪增减水沿海岸剖面的分布 ,并且对沿岸流的实验模型方法进行了讨论 .给出了沿岸流的数值模拟方法和结果 。

中国近岸海区沿岸流和海岸流对沉积物的搬运

中国近岸海区存在两种海流:沿岸流和海岸流。前者是波浪产生的,主要搬运破波带以内的沉积物。后者是中国边缘海环流系统的一部分,位于破波带外,主要搬运粉砂和黏土细粒沉积物。在一些中文文献中两者都称作"沿岸流"。这容易形成概念上的混乱和分析问题上的错误。为了避免混淆,属于边缘海环流系统一部分的"沿岸流"应该称作海岸流,对于具体的"沿岸流"如"渤莱沿岸流"可以直接称呼为渤莱海流。两种海流的方向可以相同、相反或者呈一定角度。山东北部海岸沉积物的空间分布明显地受波浪、近岸环流系统(沿岸流、裂流)及海岸流控制。

夏季苏北沿岸流对长江冲淡水扩展影响的数值模拟

建立一个σ坐标系下三维非线性斜压浅海与陆架模式，并首次应用于长江冲淡水扩展机制的研究。考虑实际海岸形状和海底地形，在空间完全交错的网格系统上，离散化控制方程组，采用ADI计算方法数值求解。数值试验结果首次表明，在夏季长江口水位向外倾斜，冲淡水穿越等水位线运动，远离长江口水位倾向东北，冲淡水沿水位坡面运动，同时再现了伸向东北的冲淡水舌和东海陆架上的环流结构。夏季苏北沿岸流作为长江口北部海区的一股势力，阻挡了长江冲淡水沿岸北上，并使之东转。苏北沿岸流强，冲淡水不易北上，反之，北上加深。它是决定夏季长江冲淡水总的分布形态中一个不可缺少的外在因素。

北戴河养滩工程沿岸流场模拟研究

介绍了沿岸流的产生机理及数值计算方法,利用西班牙通用海岸工程模拟软件SMC,以北戴河近海海域为例,以当地常浪向为条件,进行了沿岸流的模拟,并对拟建工程方案进行了评价,讨论了研究沿岸流的意义。

波生沿岸流数值模拟研究及其实验验证

本文在高阶近似抛物化缓坡方程求解大面积波浪场基础上 ,利用辐射应力的概念建立了波生沿岸流模型。通过与不同斜坡地形条件下具有不同波高、周期的规则波及不规则波生流的物理模型实验结果比较 ,验证了数学模型应用的广泛性和正确性。本文着重分析了数学模型中水平涡粘系数的确定 。

苏北沿岸流对浒苔暴发及漂移过程的影响

根据2009年5月的温度、盐度和溶解氧观测数据,应用"对应分析法"对水团的分布范围和特性进行了分析,并探讨了苏北沿岸流对浒苔(Enteromorpha prolifera)暴发及漂移过程的影响。结果表明,春季苏北沿岸流向东南流动过程中,可以将海水中悬浮的浒苔繁殖体向南输运至长江冲淡水与苏北沿岸流交汇处,此处的浒苔繁殖体在适宜的条件下生长繁殖。在夏季风的作用下,长江口北部的浒苔与苏北沿岸海域的浒苔,随表层海流向北漂移,在地球偏转力作用下,漂移路径不断向右偏转,并最终在山东半岛南部海域聚集堆积。苏北沿岸流在浒苔暴发初期将繁殖体输送到条件适宜的生长区,并对浒苔向北漂移起到了重要作用。长江冲淡水向北扩展范围的增大对于浒苔的生长和繁殖起到了促进作用。查明浒苔扩散路径及输运机制不仅具有重要环境意义,而且对深入了解沿岸和河口区泥沙及污染物的扩散和输运机制具有指示作用。

近岸沿岸流及污染物运动的数值模拟

基于双曲型缓坡方程和近岸浅水方程对近岸波浪斜向入射破碎所生成的沿岸流及污染物在沿岸波流作用下的运动进行了数值模拟,并对数值模拟结果进行了验证分析。数值模拟结果表明,在相近工况参数下,随着入射波高的增大,沿岸流流速和平均水面升高值均明显增大;随着岸坡坡度的增加,沿岸流流速和平均水面升高值明显增大;随着入射波浪周期的增大,平均水面升高值明显增大。在沿岸缓坡区域,由斜向入射波浪破碎所产生的沿岸流对污染物的运动起着不可忽略的影响。

近岸波浪及沿岸流数值模拟研究

利用抛物型缓坡方程计算波浪场,并以波浪辐射应力为近岸动力因素,建立深度平均的二维近岸流的控制方程。运用该近岸流方程,对美国Santa Barbara Leadbetter海岸波浪斜向入射所产生的波浪场及波浪破碎所形成的沿岸流进了数值模拟,其中抛物型缓坡模型采用Crank-Nicolson格式进行数值离散,近岸流方程采用ADI差分格式离散。与现场实测资料的对比表明,无论考虑或不考虑波浪非线性因子,模拟结果与实测结果均吻合良好。

沿岸流控湖泊三角洲沉积演化特征研究

孤北洼陷南部鼻状构造带沙二-沙三中亚段沉积时期发育了沿岸流控湖泊三角洲沉积。为弄清沿岸流对三角洲沉积演化的控制作用及演化特征,通过岩心观察、粒度分析等手段,结合测井、录井、地震等资料,对研究区三角洲的沉积演化进行详细分析。结果表明:研究区南部缓坡带主要以三角洲沉积为主,三角洲前缘亚相分布面积广泛,粒度特征及岩心观察指示其前缘砂体受强水动力影响,发育大量浪成构造且平面上侧向迁移明显;测井资料及沉积体系发育展布表明了沿岸流作用对其发育演化的控制作用;前缘亚相呈不对称形态,砂坝发育明显,虽受物源供给影响,但沙二-沙三中亚段时期受沿岸流作用控制,导致三角洲向湖盆内推进受到抑制。总体上,沿岸流对于三角洲砂体平面展布及相带发育起到重要的改造作用,对古地貌及古风向的恢复,以及在下一步油气勘探中,有必要考虑沿岸流作用对储层发育和展布所造成的影响。研究结果对孤北洼陷下步勘探具有一定指导意义。

海底地形和沿岸流对长江冲淡水分布的影响

利用笔者建立的描述河口陆架水相互作用的层化模型作进一步分析可以证实,河口偏转临界值随泄流量的增加而减小,因而作为背景场的苏北沿岸流虽然不能在冬季改变长江冲淡水固有的右偏趋势,却有可能在夏季诱导冲淡水左偏,进而由于长江口右侧海盆地形感应闭合的逆时针环流,它迫使冬季右偏的冲淡水更靠近岸边,诱导夏季左偏的冲淡水流线畸变,有平行于海水等深线的趋势,这一结论与观测结果基本一致。

沿岸流非线性不稳定特征数值研究

当不稳定剪切波的波幅达到有限幅值之后,需要用非线性不稳定模型来分析沿岸流不稳定运动特征。本文通过建立并验证沿岸流非线性不稳定数学模型,在讨论该模型参数对沿岸流不稳定影响的基础上,率定实验中的模型参数并利用该数学模型模拟了实验中沿岸流不稳定的发展过程及其特征,主要结论有:(1)底摩擦系数越小,侧混系数越小,不稳定发生的时间越早,不稳定的波动幅值越大;(2)沿岸流非线性不稳定演化可能出现的5个阶段(线性阶段、倍周期阶段、大周期阶段、波群阶段以及不规则阶段),实验中出现的沿岸流通常处于线性阶段或非线性倍周期阶段,倍周期阶段的涡旋是由线性阶段的涡旋发生追赶、配对直至合并产生的。涡旋配对以碰撞的形式发生,大部分能量转移至追踪波,然后以较慢的涡旋速度沿岸传播。