南海北部陸架區(qū)夏季冷水向岸輸送地形機(jī)制研究.pdf

1、在近岸陸架區(qū),地形是誘導(dǎo)海水跨陸架輸送的一個(gè)重要因子。本文在前人理論研究基礎(chǔ)上,發(fā)展并推導(dǎo)出包括非線性對(duì)流作用和底摩擦作用在內(nèi)的較為完整的地形理論公式。公式揭示了近岸陸架區(qū)跨陸架輸送的地形機(jī)制。
　　 地形誘導(dǎo)跨陸架輸送的地形公式包括兩個(gè)部分,分別是零階渦度對(duì)流作用和底摩擦作用。零階相對(duì)渦度的非線性對(duì)流過程會(huì)產(chǎn)生貫穿整個(gè)水體的跨陸架輸送,具體包括水深梯度二階導(dǎo)數(shù)的變化、等深線曲率的變化、地形坡度的變化以及在強(qiáng)剪切流速區(qū)域等深線的

2、輻散或輻聚的作用。底摩擦力作用產(chǎn)生的跨陸架輸送主要存在于底部邊界層,包括底部Ekman泵吸作用和底部Ekman輸送,前者受地形誘導(dǎo)的零階相對(duì)渦度的影響,具體為水深梯度二階導(dǎo)數(shù)、曲率以及流速剪切作用;后者在垂直方向上受水深控制,在水平尺度上受零階流大小的影響,較強(qiáng)的零階流會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的向岸輸送。目前,關(guān)于南海北部陸架區(qū)向岸輸送的地形誘導(dǎo)機(jī)制研究較少,本文的研究目標(biāo)是利用理論公式具體、定量的分析南海北部陸架區(qū)向岸輸送形成的地形機(jī)制。
　

3、　 南海北部陸架區(qū)具有復(fù)雜的地形和不規(guī)則的岸線,其中一個(gè)典型特征是珠江口東側(cè)向東延展的變寬的陸架區(qū)域(簡稱寬陸架)。在汕尾外側(cè)近岸115.0°E附近,30.0 m～100.0 m等深線向岸凸起,使陸架變窄至140.0 km左右。30.0 m等深線和50.0 m等深線向東延展并分離,30.0 m等深線貼岸延伸進(jìn)入臺(tái)灣淺灘北側(cè);50.0 m等深線逐漸偏離岸線方向并貼著臺(tái)灣淺灘外緣延伸,陸架變寬至200.0km左右;在30.0 m～50.0

4、 m等深線之間形成一個(gè)梯形的寬陸架區(qū)域。在臺(tái)灣淺灘西側(cè)117.0°E附近等深線向岸凸起,形成類似115.0°E附近的地形特征。
　　 本文采用海洋觀測數(shù)據(jù)分析和三維區(qū)域海洋模式兩種方法研究南海北部跨陸架輸送現(xiàn)象,并探討形成跨陸架輸送的可能影響因子。最后本文將地形理論公式應(yīng)用到南海北部陸架區(qū),提出造成南海北部陸架區(qū)向岸輸送的地形誘導(dǎo)機(jī)制。
　　 海洋觀測資料和模型計(jì)算結(jié)果顯示夏季南海北部陸架區(qū)向岸輸送現(xiàn)象具有如下特點(diǎn):(1

5、)等深線向岸凸起區(qū)域(115.0°E和117.0°E附近),向岸輸送貫穿整個(gè)水層,與邊界層的Ekman作用關(guān)系不大:(2)等深線平緩向東延展的寬陸架區(qū)域,向岸運(yùn)動(dòng)主要存在于底部邊界層,受底部Ekman作用顯著。理想實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明對(duì)流作用和底部摩擦力是產(chǎn)生跨陸架輸送的兩個(gè)關(guān)鍵因子。在等深線向岸凸起的115.0°E和117.0°E附近,對(duì)流作用顯著,受底摩擦作用較小;在115.0°E～117.0°E之間的寬陸架區(qū)域,主要受底部摩擦作用,包括底

6、部Ekman泵吸和底部Ekman輸送,且后者貢獻(xiàn)更大。
　　 結(jié)合理論公式,最終得到南海北部陸架區(qū)向岸輸送的地形誘導(dǎo)機(jī)制:在115.0°E和117.0°E附近,等深線向岸凸起,從氣旋式彎曲轉(zhuǎn)變?yōu)榉礆庑綇澢?曲率從正變?yōu)樨?fù)),誘導(dǎo)產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)和向岸輸送,且這種運(yùn)動(dòng)貫穿整個(gè)水層;在115.0°E～117.0°E之間的寬陸架區(qū)域,等深線平滑但更加密集,沿等深線流速變大,受底部Ekman泵吸和底部Ekman輸送在底邊界層產(chǎn)生較強(qiáng)的向岸