黄渤海水交换与物质输运季节性特征的数值模拟研究

论文摘要

近海水交换过程影响着海湾营养物质、污染物和沉积物的输运和分布。渤海和黄海仅以渤海海峡相通,海峡中的水交换与物质输运特征是研究黄渤海沉积物和营养盐输运、污染物扩散的基础。本研究使用ROMS建立黄渤海三维水动力模型,利用实测数据进行可靠性验证,通过保守物质示踪剂和拉格朗日粒子追踪方法研究了黄渤海水交换与物质输运过程的季节性特征和动力机制,并使用模型实验探究了不同动力因素对季节性水交换和物质输运的影响。保守物质示踪剂的模拟结果表明冬夏季渤海海峡水交换都表现为“北进南出”结构。受地形和岸线影响形成的潮致余流是形成“北进”的重要因素。冬季黄海暖流从海峡北侧入侵加强了这一结构的形成。海峡南侧,在西黄海沿岸流的作用下渤海水向东沿着山东半岛输运,绕过成山头后南下进入南黄海。夏季在底部逆风补偿流和沿岸流速垂向不均的共同作用下使得环山东半岛输运具有明显的层化结构—表层输运距离大于底层;冬季水体垂向混合剧烈,输运结构表底均一。总体上看,黄渤海水交换有“冬强夏弱”的特征:冬季渤海水交换率为18.4%,夏季为16.3%。拉格朗日粒子追踪的结果表明:在表层释放的粒子表现为风漂流的性质,中底层粒子的运动反映了环流的特征。夏季表层拉格朗日粒子在偏南风的作用下,有整体向东北运移的趋势;冬季在表层释放的拉格朗日粒子在西北季风的作用下大量堆积在渤海南侧沿岸输运。经过三个月输移运动,粒子在沿岸流的作用下形成了环山东半岛分布的带状形态,且冬季粒子的输移效率和距离大于夏季。通过模型实验分别探究了风、海表热通量、温盐结构和潮流对黄渤海水交换和物质输运的影响。风是影响冬季海峡水交换和物质输运的主要动力因素,温盐结构和海表热通量作用有限。夏季的物质输运主要受到斜压密度环流的影响;海表热通量对夏季海水垂向温度梯度的提高会强化斜压作用进而促进物质输运;但夏季的偏南风形成的底层补偿流会对黄渤海水交换有阻碍作用。此外,潮流是黄渤海水交换的一个重要动力因素,老铁山水道处受地形和岸线影响形成的潮致余流对于海峡处“北进”的水交换结构的形成起着关键作用。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张立博

导师: 徐景平

关键词: 黄渤海,水交换,物质输运,保守物质示踪剂,拉格朗日粒子追踪

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: X55

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.003865

总页数: 81

文件大小: 13194K

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标签：黄渤海论文;  水交换论文;  物质输运论文;  保守物质示踪剂论文;  拉格朗日粒子追踪论文;