東中國海物理環(huán)境長期變化的數(shù)值模擬研究.pdf

1、東中國海外有大洋信號從邊界傳入，近岸受岸界影響較大而且有徑流流入，上邊界受大氣、風場、太陽輻射的作用，不同海域間也存在著物質(zhì)能量的交換。綜合以上因素，并進行長期數(shù)值模擬，能消除結(jié)構(gòu)受時間、空間的限制，客觀的反映海洋物理過程，從而保證研究的真實性、連續(xù)性。 本文運用ROMS海洋數(shù)值模式，模擬了東中國海近48年的海洋環(huán)境的變化過程。初始場和邊界強迫來自于SODA數(shù)據(jù)資料，上邊界強迫來自于NCEP再分析資料，邊界強迫同時考慮了潮汐的作

2、用，長江、黃河作為近岸海域主要是淡水輸入。 渤海海峽斷面，冬季受風應(yīng)力作用較強，水交換為南北出流，中間為補償入流，夏季斜壓效應(yīng)占主，海平面由沿岸向中部傾斜，所以流型為北進南出結(jié)構(gòu)。因為所研究海區(qū)水深深淺不一，與海底地形相應(yīng)的動力學過程應(yīng)對斷面流速形態(tài)形成與維持起了至關(guān)重要的約束作用。海峽流量呈余弦曲線結(jié)構(gòu)，冬季在強的風應(yīng)力作用下流出渤海，交換量最大值出現(xiàn)在1月為1*104m3/s；夏季斜壓效應(yīng)占主，水量流入渤海，水交換量8月份達

3、最大，最大值超過1.5*104m3/s；春秋為過度季節(jié)，渤海海峽的水交換較弱，最小為0.1*104m3/s。通過渤海海峽斷面進入渤海的凈通量的年際變化與海洋觀測站鹽度的年際變化趨勢一致，說明通過渤海海峽斷面的水交換是渤海鹽度年際變化的一個重要因素。 東海黑潮水與陸架水是兩種不同性質(zhì)的水團，以臺灣島以北到濟州島的120m等深線為界來從研究黑潮和陸架水的交換和混合特征。水交換在黑潮初始入侵時比較強，隨著緯度的增加，水交換逐漸減弱，在

4、28N以北海域，更多的陸架水穿過120m等深線進入黑潮。季節(jié)變化上，秋、冬季黑潮向陸架入侵流速最大，春、夏季流速減小，因為冬季陸架水溫降低，而黑潮帶來高溫水體，加強了斜壓流動，同時風應(yīng)力所產(chǎn)生的Ekman流也是向陸架方向的，夏季則相反；而陸架水向外海的入侵則相反，春夏季流速較大，而秋冬季小。鹽度交換的季節(jié)分布顯示，冬季在臺灣島以北600km的區(qū)域內(nèi)，鹽度值較高，顯示了黑潮水向陸架的入侵；而在濟州島鹽度值最低為33Psu向南逐漸增加。夏季

5、陸架水向外海擴展較強，上50M鹽度減小1psu，而下層水體鹽度只減小0.2Psu，高溫低鹽的陸架水主要集中在上層。由與長江沖淡水夏季最大，濟州島附近海域低鹽海水分布面積明顯增加。 從能量EOF分解時間來看，七十年代末的氣候突變，對動能的分布影響最大。動能的時間分布較PDO延遲39個月，太平洋黑潮異常滯后PDO指數(shù)3年，所以可以認為黑潮信號傳入東中國海從而使整個區(qū)域的能量重新分布需要2-3個月的時間。勢能EOF第一模態(tài)時間系數(shù)較P

6、DO延遲44個月，從而可以認為，正壓勢能的變化還較強地依賴于東中國海正壓勢能的季節(jié)變化。斜壓勢能主要受風應(yīng)力對正壓勢能作用顯著，風應(yīng)力對海洋的影響最直接，它驅(qū)動海洋上層混合，從而產(chǎn)生密度的重新分布。 高頻時間輸出能量的季節(jié)變化顯示，長江口外海始終有一動能高值區(qū)。當不考慮潮汐作用時，高能區(qū)消失。因此認為高能區(qū)是潮汐作用的結(jié)果。單獨的潮汐實驗結(jié)果顯示，盡管潮能通量是產(chǎn)生動能的源項，其分布與動能并不完全一致，潮能通量不是長江口外海產(chǎn)生

7、高動能的直接原因。動能是水體運動的結(jié)果，潮流橢圓是潮流周期性運動最直接的表現(xiàn)，除了長江口沿岸海域，動能分布和潮流橢圓半焦距等值線分布結(jié)構(gòu)一致，在改變地形效應(yīng)時，二者變化趨勢和分布結(jié)構(gòu)一致。水體的局地旋轉(zhuǎn)效應(yīng)是長江口外海高動能產(chǎn)生的直接原因。 Lagrange余流與Euler余流結(jié)構(gòu)相似，最顯著的區(qū)別是穿過整個黃海中部向南方向上，Euler余流直接沖入東海陸架，而Lagrange余流則受到長江口外海的向北的余流的抵制作用，二者匯

8、合并轉(zhuǎn)向東流，在濟州島西部分成兩支，一支向北，同南下的流形成封閉性流環(huán)，一支則轉(zhuǎn)向東南偏南穿過長江口外海達到東海里。Lagrange余流的產(chǎn)生是由于潮流沿著岬角流動時，水質(zhì)點受到強的離心力作用流線有一個大的曲率。離心力強迫水體向外流動，岬角附近海面下降，水體流向岬角形成兩個不同旋轉(zhuǎn)意義上的兩個流環(huán)。長江口外側(cè)的舌狀淺灘可減弱來自深水區(qū)的潮流，使得往復流速在不同位相上不同的，潮周期平均必然產(chǎn)生水體微團的凈位移，因此Lagrange余流更能