台风影响下长江口羽流的响应与淡水输运机制

河口区域冲淡水锋面及物质输运会对台风产生快速而复杂的响应,并产生显著的生态效应及沉积过程,且不同类型的台风会对水动力及物质输运产生不同影响。本文以长江河口为研究区域,利用盐度锋面附近的浮标站点观测数据,发现在登陆型超强台风“利奇马”的影响下,旋转流特征消失,站点全水深出现持续近两天的北向流;而在转向型强台风“巴威”的影响下,出现持续约三天的全水深南向流。应用覆盖长江口及邻近海域的有限体积海洋模型(FVCOM)对两次台风过程进行模拟,实验对比台风过境前后流场、盐度场并且计算淡水通量,发现台风过境时通过破坏夏季典型的向海扩张的表层平流型羽流结构,从而促进盐度垂向混合,导致大量淡水堆积在靠岸一侧,加强了沿岸的淡水输运,进而形成底部捕获型羽流。对于登陆型台风“利奇马”的影响,淡水输运主要沿苏北海岸向北,而在转向型台风“巴威”偏北风的影响下,淡水则显著沿岸向浙闽海域流动。这两种台风过后,表层淡水开始向海扩展,垂向盐度分层再一次呈现,在2~3天内完全恢复为表层平流型羽流结构。

中新世中低纬度海道变化对大西洋经圈翻转流和气候变化影响的模拟研究

自中中新世以来,特提斯海道和巴拿马海道的开合状态可能直接影响了大西洋经圈翻转流(AMOC)的强度和空间形态演变。但是,当前对这两处关键的中低纬度海道与AMOC之间联系的系统性研究较少。本研究基于中中新世时期的边界条件,利用耦合气候模式开展了中中新世气候模拟试验,以及特提斯海道和巴拿马海道先后关闭的敏感性试验。模拟结果显示,开放的特提斯海道和巴拿马海道分别为热带印度洋和太平洋海水进入北大西洋提供了“捷径”,同时分别向北大西洋输运高盐度海水和低盐度海水,对AMOC强度的变化起着相反的作用。特提斯海道开放增强了AMOC,这抵消了巴拿马海道开放导致的对AMOC的减弱。这两处中低纬度海道的关闭均能引起全球海表温度的南北不对称响应,分界线大致位于巴拿马海道所在纬度。本研究表明,只有特提斯海道和巴拿马海道关闭时,才会形成现代意义上的AMOC空间结构,因此这两处中低纬度海道的关闭时间对研究AMOC演变具有重要意义。

夏季长江冲淡水年际变化的数值研究

基于区域海洋模式ROMS,本文对东中国海的水动力环境进行了长期(2004-2015年)模拟,分析了长江冲淡水扩展形态的年际变化特征和规律。研究发现,夏季长江冲淡水主要有三种扩展形态:东北方向、东南方向和东南-东北双向扩展,三种形态所占比例分别为37%,46%和17%。长江冲淡水的扩展面积具有显著的年际变化,近河口冲淡水(海表面盐度<28)的扩展面积主要受径流量控制,在外海(28<海表面盐度<31)则主要受南风和西南风的影响。就淡水通量而言,向东北方向最多,向东南方向次之,二者7、8月份所占比例分别为40%、60%和33%、32%。夏季长江冲淡水向东北方向的扩展主要受东风或较强东南风的影响。年际尺度上,向东北方向的淡水输运与东南方向风分量具有很好的相关性,主要受东南风驱动的Ekman输运的影响。