渤海環(huán)流季節(jié)變化及機(jī)制分析研究.pdf

1、渤海，是一個(gè)深入中國(guó)大陸的近封閉型淺海，近幾十年來(lái)，伴隨全球氣候變化，其物理環(huán)境場(chǎng)發(fā)生了極大的改變?？v觀歷年來(lái)對(duì)渤海環(huán)流進(jìn)行的科學(xué)研究，由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏和技術(shù)手段的限制，對(duì)其結(jié)構(gòu)及動(dòng)力機(jī)制也尚未達(dá)成共識(shí)。本文基于ROMS模式，利用近期獲得的質(zhì)量較好的數(shù)據(jù)資料，構(gòu)建了新背景場(chǎng)下渤海區(qū)域熱力-動(dòng)力相耦合的三維斜壓模型。依據(jù)模擬結(jié)果和對(duì)比實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)分析并闡述了渤海環(huán)流的季節(jié)分布特征、渤海與外海的水交換形式以及環(huán)流的形成、變異機(jī)理等一系列科學(xué)

2、問(wèn)題。主要得到以下結(jié)論：
　　渤海環(huán)流的量值較小，大部分區(qū)域流速全年都在5cm/s以下，遠(yuǎn)小于本海域的潮流量值。水平分布中，渤海海峽附近和岸線較曲折的近岸水域終年為強(qiáng)流區(qū)，渤海灣、萊州灣中部屬于弱流區(qū)；垂向上，一般來(lái)說(shuō)，表層流速總大于底層流速。四季中，以夏、春兩季余流較強(qiáng)，秋、冬季余流偏弱。
　　在渤海，由于強(qiáng)、弱流區(qū)的間隔分布，傳統(tǒng)觀點(diǎn)中的那種連貫的大環(huán)流形態(tài)并不十分顯著，局地小范圍的渦環(huán)結(jié)構(gòu)反而比較清晰。就深度平均流而言

3、，在渤海中部靠近遼東灣口位置，全年存在一個(gè)順時(shí)針向的大流環(huán)，其強(qiáng)度隨季節(jié)更替而發(fā)生變化，于春、夏季，在該流環(huán)的東緣還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小的、強(qiáng)勁的逆時(shí)針渦旋；遼東灣沿岸，四季中都并未形成連續(xù)的大環(huán)流結(jié)構(gòu)，只在局部地區(qū)，有一些形態(tài)清晰、且隨季節(jié)變化不大的小范圍流動(dòng)存在，春、夏季，在海灣中部會(huì)出現(xiàn)一個(gè)逆時(shí)針的流環(huán)；渤海灣余流的季節(jié)變異比較顯著，秋、冬季，由南部逆時(shí)針的沿岸流與北部順時(shí)針的小流環(huán)組成，春、夏季，為東北部逆時(shí)針的局部流動(dòng)與南部順時(shí)針的沿

4、岸流相疊置；萊州灣內(nèi)，大致以逆時(shí)針的環(huán)流為主，春、夏季較弱，秋、冬季，在沿岸較強(qiáng)，灣口東岸終年存在一支顯著的沿岸出流，經(jīng)海峽南部流出渤海；此外，在夏季，現(xiàn)行黃河口外有一支東北-偏北向的海流，匯入渤海中部。渤海環(huán)流的三維結(jié)構(gòu)明顯，表層與底層余流的分布差異較大。底層流動(dòng)隨季節(jié)變化較小，在大部分區(qū)域與潮致余流相似，表層流動(dòng)在秋、冬兩季呈偏南向的風(fēng)漂流形態(tài)，在春、夏季，與深度平均流流型相近。
　　渤海海峽處的水交換并非如通常所說(shuō)的“北進(jìn)南

5、出”型那么簡(jiǎn)單，而是入流區(qū)與出流區(qū)相間隔分布，總體來(lái)看，入流區(qū)一般較為狹窄，除最北側(cè)的一個(gè)之外，在37.9°N、38.3°N以及38.55°N附近都是主要的流入通道，其他區(qū)域則大致保持常年出流的狀態(tài)。流動(dòng)較強(qiáng)的位置包括，海峽北端的入流區(qū)、南端及38.4°N附近的出流區(qū)，其余通道則不那么穩(wěn)定，可能隨季節(jié)發(fā)生流向的變化。
　　潮波系統(tǒng)與渤海的岸線、地形相互作用，非線性耦合得到的潮致余流，構(gòu)成了渤海環(huán)流的基本形態(tài)。以此為背景，受到風(fēng)、沿

6、岸徑流、海表面熱通量及淡水通量等有明顯季節(jié)變化的因素的影響，總環(huán)流結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了較有規(guī)律的年內(nèi)變化。冬季，在上界面強(qiáng)勁偏北風(fēng)的作用下，海域的上表層呈現(xiàn)一定的風(fēng)生流趨勢(shì)，但受潮波耗散作用的抑制，海面風(fēng)的影響深度十分有限，此時(shí)對(duì)流混合效應(yīng)較強(qiáng)，溫鹽結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只在徑流沖淡水外緣出現(xiàn)了顯著的密度流。冬季型環(huán)流以潮余流和上層風(fēng)生流為主，密度流較弱。隨風(fēng)場(chǎng)減弱并轉(zhuǎn)向，結(jié)合增溫效應(yīng)，渤海的密度流逐漸增強(qiáng)，風(fēng)生流弱化，環(huán)流與溫鹽結(jié)構(gòu)間相互調(diào)整