黃海暖流偏西機(jī)制的初步研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　黃海暖流偏西機(jī)制的初步研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 海洋科學(xué)

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目 錄</b>

3、</p><p><b>　　[摘要]2</b></p><p>　　Abstract3</p><p><b>　　1 前言5</b></p><p><b>　　2. 黃海6</b></p><p>　　2.1 黃海的水文6</p

4、><p>　　2.1.1 環(huán)流6</p><p>　　2.1.2 水團(tuán)7</p><p>　　2.1.3 溫度和鹽度7</p><p>　　2.1.4 潮汐和潮流8</p><p>　　2.1.5 海浪8</p><p>　　2.2 黃海暖流9</p><p>　

5、　2.3 黃海暖流的起源9</p><p>　　2.4 黃海暖流的偏西9</p><p>　　3 數(shù)據(jù)與模擬10</p><p>　　3.1 黃渤東海流場(chǎng)的模擬結(jié)果11</p><p>　　3.2狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)13</p><p><b>　　4 結(jié)論14</b></p&

6、gt;<p><b>　　5 參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　6 外文翻譯16</b></p><p><b>　　7 外文原文25</b></p><p>　　黃海暖流偏西機(jī)制的初步研究</p><p>　　[摘要] 黃海暖流是黃海中

7、重要的水文現(xiàn)象，它對(duì)黃海的水文狀況及環(huán)流結(jié)構(gòu)起著重要的影響，因而得到人們的普遍重視。到目前為止，盡管系統(tǒng)的研究不多，但所做的研究已得到一些有價(jià)值的結(jié)論。我們利用海洋數(shù)值模式模擬了冬季黃海流場(chǎng)并對(duì)冬季黃海暖流西偏的機(jī)理進(jìn)行了探討。冬季黃海流場(chǎng)模擬試驗(yàn)表明，黃海暖流由濟(jì)州島以西進(jìn)入黃海，然后沿著黃海深槽西側(cè)70 m等深線附近向北偏西運(yùn)動(dòng)；海面高度調(diào)整對(duì)黃海暖流路徑具有重要影響，沿著黃海暖流路徑的海面高度梯度比周?chē)^(qū)大，由海面高度梯度產(chǎn)生的

8、地轉(zhuǎn)流引起的北向體積輸運(yùn)占總的北向體積輸運(yùn)的78％。狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)表明，單純的黃海地形分布不足以引起黃海暖流西偏。渤海、黃海、東海地形控制試驗(yàn)說(shuō)明，黃海暖流進(jìn)入黃海的地理位置對(duì)流場(chǎng)分布有重要影響，黃海暖流進(jìn)入黃海的位置恰好位于深槽西側(cè)地形坡度較大區(qū)域，在位渦守恒的約束下黃海暖流受地形捕獲沿70m等深線附近向北偏西運(yùn)動(dòng)；試驗(yàn)還表明，黃海暖流進(jìn)入黃海的位置與東海北部環(huán)流和地形分布有關(guān)，在冬季風(fēng)的作用下東海北部環(huán)流的一部分沿著地形陡坡進(jìn)

9、入黃海形成黃海暖流。由此認(rèn)為，黃海、東海環(huán)流在其特殊地形的約束下對(duì)冬季風(fēng)的響應(yīng)和調(diào)整，是引</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 黃海 ；黃海暖流 ； 黃海暖流偏西； 位渦守恒</p><p>　　Numerical investigation on the mechanism of the westward shifting of the Huanghai Warm Current</

10、p><p>　　Abstract: HuangHai Zhong important yellow stream is hydrological phenomena , It to the hydrology and yellow circulation structure plays an important influence , Therefore obtains the people's univer

11、sal attention . So far, although few system research, but studies done have got some valuable conclusions. The mechanism of the westward shifting of the Huanghai Sea(Yellow Sea)Warm Current(HSWC)is studied through a grou

12、p of numerical experiments using MIT General Circulation Model．The simulated winte</p><p>　　Key words：Huanghai Sea；Huanghai Sea Warm Current；westward shifting；vorticity conservation；</p><p><

13、b>　　1 前言</b></p><p>　　黃海，是太平洋西部的一個(gè)邊緣海，位于中國(guó)大陸與朝鮮半島之間。黃海平均水深44米，海底平緩，為東亞大陸架的一部分，是一個(gè)半封閉的邊緣淺海。黃海地理環(huán)境呈現(xiàn)東西方向有一條鴻溝，兩邊淺中間深。這個(gè)深槽的起始為止靠近朝鮮半島，從南部向北邊延伸。這個(gè)深槽的西邊水的深度變化比較慢，坡度較小，這個(gè)坡度較小的地形和深溝之間50米到70米等深線的地形坡度較大。黃海暖流

14、是黃海在冬季比較明顯的物理現(xiàn)象其中之一。黃海在冬季強(qiáng)勁的東北季風(fēng)作用下，黃海暖流是冬季風(fēng)作用下所引起的逆風(fēng)補(bǔ)償流。在該區(qū)域高密度的漁業(yè)活動(dòng)的影響和黃海暖流的表現(xiàn)為大風(fēng)作用下的間歇流的情況下使得我們研究相當(dāng)困難，關(guān)于黃海暖流的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)在太少，黃海暖流的路徑其一是通過(guò)溫度和鹽度分布得到認(rèn)識(shí)的。不管是實(shí)測(cè)資料，還是從衛(wèi)星遙感海表溫度所得結(jié)果，都顯示，冬季(2月)在黃海存在一支暖流從東海北部進(jìn)入黃海并一直向北延伸，此暖流我們稱(chēng)為是黃海暖流的表

15、征。我們經(jīng)過(guò)對(duì)比地形分布可以得到，此暖流軸向西偏離深槽大約300 km，并且沿著深槽西側(cè)運(yùn)動(dòng)。假如我們利用水深在側(cè)向均勻?qū)ΨQ(chēng)變化的狹長(zhǎng)海灣模型來(lái)描述冬季黃海流場(chǎng)，那么由黃海暖流帶入的暖水形成的暖流應(yīng)該沿著深槽</p><p>　　已經(jīng)有很多的學(xué)者好教授對(duì)黃海暖流做了研究和探討。在往年，我們一直認(rèn)為黃海暖流是沿著深槽流動(dòng)的。近幾年，有專(zhuān)家利用三維模式模擬了黃海的地形作用下冬季黃海的環(huán)流，研究出黃海的海面高度在冬季風(fēng)

16、的作用下表現(xiàn)為槽脊?fàn)罘植?，而黃海暖流則是沿著這個(gè)邊界向北的流動(dòng)。他們認(rèn)為黃海暖流偏西是一個(gè)正壓的過(guò)程，而冬季風(fēng)對(duì)偏西的影響不大，同時(shí)，這個(gè)專(zhuān)家經(jīng)過(guò)二維的熱動(dòng)力學(xué)模式，得出黃海海面降溫和地形的作用下在坡度最大的地方形成了鋒面，這個(gè)鋒面導(dǎo)致了黃海暖流的偏西運(yùn)動(dòng)，也得出黃海暖流有斜壓的作用。</p><p>　　黃海暖流為何偏西運(yùn)動(dòng)是一個(gè)值得研究的問(wèn)題，本文我們初步來(lái)對(duì)此研究。</p><p>

17、<b>　　2. 黃海</b></p><p>　　黃海，是太平洋西部的一個(gè)邊緣海，位于中國(guó)大陸與朝鮮半島之間。黃海平均水深44米，海底平緩，為東亞大陸架的一部分，是一個(gè)半封閉的邊緣淺海。主要沿海城市有大連、丹東、天津、漢城、青島、煙臺(tái)、連云港等。注入黃海的主要河流有鴨綠江、大同江、漢江、淮河等，因河水?dāng)y帶泥沙過(guò)多，使近岸海水呈黃色而得名。在黃海南部，東起韓國(guó)濟(jì)州島，西至中國(guó)長(zhǎng)江口一線是黃海

18、和東海的分界線。在黃海北部，中國(guó)威海與大連連線為黃海與中國(guó)渤海的分界線。主要海灣有西朝海灣和中國(guó)的海洲灣、膠洲灣。并由濟(jì)州海峽經(jīng)朝鮮海峽、對(duì)馬海峽與日本海相通，經(jīng)渤海海峽與渤海相通。黃海東部和西部岸線曲折、島嶼眾多。 山東半島為港灣式沙質(zhì)海岸，江蘇北部沿岸則為粉砂淤泥質(zhì)海岸。主要島嶼有長(zhǎng)山列島以及朝鮮半島西岸的一些島。</p><p>　　中國(guó)山東半島深入黃海之中，其頂端成山角與朝鮮半島長(zhǎng)串之間的連線，將黃海分為

19、南、北兩部分。北黃海是指山東半島，遼東半島和朝鮮半島之間的半封閉海域，海域面積約為8多萬(wàn)平方千米，平均水深40米，最大水深在白翎島西南側(cè)，為86米。長(zhǎng)江口至濟(jì)州島連線以北的橢圓形半封閉海域，稱(chēng)南黃海，總面積為30多萬(wàn)平方千米，南黃海的平均水深為45.3米，最大水深在濟(jì)州島北側(cè)，為140米。黃海面積約38萬(wàn)平方公里，平均深度44米。黃海的水溫年變化小于渤海，為15℃-24℃,黃海海水的鹽度也比較低，為32‰。一般說(shuō)來(lái)，該地區(qū)的氣候特點(diǎn)為冬

20、季寒冷干燥，夏季溫暖濕潤(rùn)。 </p><p>　　2.1 黃海的水文</p><p><b>　　2.1.1 環(huán)流　</b></p><p>　　從整體上看，黃海海流很小，水流流速通常只有潮流最大速度的十分之一左右。表層流受風(fēng)力制約，具有風(fēng)海流性質(zhì)。在盛行偏北風(fēng)季節(jié)，多偏南流；在盛行偏南風(fēng)季節(jié)，多偏北流。黃海環(huán)流主要由黃海暖流和黃海沿岸流所

21、組成。黃海暖流是對(duì)馬暖流在濟(jì)州島西南方伸入黃海的一個(gè)分支（有人稱(chēng)為“對(duì)馬暖流西分支”），它大致沿黃海槽向北流動(dòng)，平均流速約10厘米/秒（在源地也不超過(guò)25厘米/秒）。它是黃海外海水的主要來(lái)源，具有高鹽（冬季兼有高溫）特征，但在北上途中逐漸變性。當(dāng)它進(jìn)入黃海北部時(shí)已成為余脈，再向西轉(zhuǎn)折，經(jīng)老鐵山水道進(jìn)入渤海時(shí)，勢(shì)力已相當(dāng)微弱。 </p><p>　　黃海暖流和黃海沿岸流的基本流向終年比較穩(wěn)定，流速皆有夏弱冬強(qiáng)的變

22、化。黃海暖流及其余脈北上，而黃海沿岸流南下，形成氣旋式的流動(dòng)。夏季，特別是在北黃海，此氣旋式的流動(dòng)因黃海冷水團(tuán)密度環(huán)流的出現(xiàn)而趨于封閉。與此同時(shí)，黃海環(huán)流的流速也得到加強(qiáng)。 </p><p><b>　　2.1.2 水團(tuán) </b></p><p>　　沿岸水團(tuán)、黃海中央水團(tuán)和南黃海高鹽水團(tuán)是黃海最基本的3類(lèi)水團(tuán)。黃海沿岸水系指黃海沿岸約20～30米等深線以內(nèi)的海域，入

23、海江河淡水與海水混合，形成的遼南沿岸水、魯北沿岸水、蘇北沿岸水和西朝鮮沿岸水。這些沿岸水的共同特征是：鹽度終年較低（大多數(shù)低于32.0‰）、海水混濁，透明度小，溫、鹽度的季節(jié)變化大，水團(tuán)的水平范圍夏大而冬小，但厚度是夏淺而冬深。 黃海中央水團(tuán)分布在黃海中央水下洼地區(qū)域，其南端可進(jìn)入東海。它是由進(jìn)入大陸架淺海的外海水與沿岸水混合后，在當(dāng)?shù)厮臍庀髼l件的影響下形成的混合水團(tuán)。 黃海冷水團(tuán)是一個(gè)溫差大、鹽差小，而以低溫為其主要特征的水體。這一

24、冷水實(shí)際上是冬季時(shí)殘留在海底洼地中的黃海中央水團(tuán)。</p><p>　　2.1.3 溫度和鹽度 </p><p>　　黃海的溫度和鹽度地區(qū)差異顯著，季節(jié)變化和日變化較大，具有明顯的陸緣海特性。由南向北，由海區(qū)中央向近岸，溫度和鹽度都幾乎均勻地降低。海區(qū)東南部，表層年平均溫度為17℃，鹽度通常大于32.0；北部鴨綠江口，表層年平均溫度小于12℃，鹽度一般小于28.0‰，為全海區(qū)鹽度最低的區(qū)域

25、。 </p><p>　　黃海是中國(guó)近海溫躍層最強(qiáng)而鹽躍層最弱的區(qū)域。溫躍層主要是由于海面增溫和風(fēng)混合造成的季節(jié)性躍層（也稱(chēng)“第一類(lèi)躍層”），有時(shí)也出現(xiàn)“雙躍層”現(xiàn)象。而鹽躍層主要是由兩種溫鹽性質(zhì)不同的水團(tuán)疊置形成的，即“第二類(lèi)躍層”。</p><p>　　2.1.4 潮汐和潮流 </p><p>　　自南部進(jìn)入黃海的半日潮波與山東半島南岸和黃海北部大陸反射回來(lái)的潮

26、波互相干涉，在地轉(zhuǎn)偏向力的影響下，形成了兩個(gè)逆時(shí)針向旋轉(zhuǎn)的潮波系統(tǒng)。無(wú)潮點(diǎn)分別位于成山角以東和海州灣外。黃海大部分區(qū)域?yàn)橐?guī)則半日潮，只有成山角以東至朝鮮大青島一一帶和海州灣以東一片海區(qū)，為不規(guī)則半日潮。潮差東部大于西部。東部（朝鮮半島西岸）潮差一般為4～8米，仁川港附近最大可能潮差達(dá)10米，是世界聞名的大潮差區(qū)之一。西部（中國(guó)大陸沿岸）潮差一般為2～4米，成山角附近，潮差尚不到2米，為黃海潮差最小的區(qū)域。但江蘇沿海，弶港至小洋口一帶海域

27、，潮差較大，平均潮差可達(dá)3.9米以上；最大可能潮差，在小洋口近海達(dá)6.7米，長(zhǎng)沙港北為8.4米。 </p><p>　　潮流，除煙臺(tái)近海和渤海海峽等處為不規(guī)則半日潮流外，其他區(qū)域?yàn)橐?guī)則半日潮流。流速東部大于西部。強(qiáng)潮流區(qū)位于朝鮮半島西端的一些水道，曾觀測(cè)到最大流速為4.8米/秒；其次為西北部的老鐵山水道，最大流速達(dá)2.5米/秒以上。呂泗、小洋口及斗龍港以南水域，潮流亦較強(qiáng)，最大可能潮流流速可達(dá)2.6米/秒以上。

28、</p><p><b>　　2.1.5 海浪 </b></p><p>　　北部一般以風(fēng)浪為主，南部則多見(jiàn)涌浪。從9月至翌年4月，北部多西北浪或北浪，南部以北浪為主。6～8月，北部多東南浪或南浪，南部以南浪為主。風(fēng)浪秋冬兩季最大，浪高常有2.0～6.0米；當(dāng)強(qiáng)大寒潮過(guò)境時(shí)、浪高有時(shí)達(dá)3.5～8.5米。春、夏季風(fēng)浪稍小，一般為0.4～1.2米。如有臺(tái)風(fēng)過(guò)境，浪高則可達(dá)

29、6.1～8.5米。夏季臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)在南黃海西部沿岸曾觀測(cè)到 8.5米的波高。大浪區(qū)出現(xiàn)在成山角和濟(jì)州島附近海區(qū)。黃海的涌浪，夏、秋季大于冬季，浪高一般多為0.1～1.2米，受臺(tái)風(fēng)侵襲時(shí)，可出現(xiàn)2.0～6.0米的涌浪。</p><p><b>　　2.2 黃海暖流</b></p><p>　　在東海東北部，濟(jì)州島以南，有一支沿西北方向進(jìn)入南黃海的流動(dòng)，通常在海洋科學(xué)上我們

30、把它稱(chēng)之為黃海暖流。黃海暖流是沿太平洋西部“第一島鏈”北上的日本暖流（黑潮）的一個(gè)分支。黃海暖流沿著朝鮮半島西岸向北流動(dòng)，在西朝鮮灣沿岸由于遼東半島的作用轉(zhuǎn)向西行，繞過(guò)遼東半島南部進(jìn)入渤海灣，沿著渤海灣沿岸轉(zhuǎn)一圈后再通過(guò)渤海海峽流出，在煙臺(tái)附近由于接受了很多的來(lái)至于大陸的淡水而發(fā)生性質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，成為黃海沿岸流，繞過(guò)山東半島東部沿半島南部向南流動(dòng)，構(gòu)成了渤海和黃海的海水循環(huán)。由于黃海暖流具有相對(duì)高溫的特點(diǎn)，這在冬季對(duì)于山東半島的冷流降雪的

31、形成具有很重要的影響。</p><p>　　2.3 黃海暖流的起源</p><p>　　至今,關(guān)于黃海暖流的起源已提出了幾種不同的看法 傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,黃海暖流是在濟(jì)州島西南從對(duì)馬暖流中分離出來(lái)的，20世紀(jì) 80年代后 ,有學(xué)者提出,黃海暖流主要來(lái)源于臺(tái)灣暖流 ,學(xué)者根據(jù)黃海暖流源區(qū)的水文分布特點(diǎn)和較多的衛(wèi)星跟蹤測(cè)流試驗(yàn)結(jié)果曾先后撰文探討了冬至初春黃海暖流的起源問(wèn)題。 我們明確指出：冬至初春

32、,鹽度一般大于34.6 的對(duì)馬暖流水和鹽度較低的東海陸架水交匯 ,在濟(jì)州島南側(cè)的陸架邊緣常形成一較強(qiáng)的南、北向溫 、鹽鋒帶。 因此 ,對(duì)馬暖流水很難穿越這個(gè)鋒帶,直接進(jìn)入濟(jì)州島西部海域。伸入黃海的高鹽水舌實(shí)際上是從這個(gè)鋒區(qū)中衍生出來(lái)的。 因此 ,黃海暖流水是一種混合水。</p><p>　　2.4 黃海暖流的偏西</p><p>　　根據(jù)前者的研究對(duì)黃海暖流偏西機(jī)制進(jìn)行了探討，黃海暖流由

33、濟(jì)州島以西進(jìn)入黃海，然后沿著黃海深槽西側(cè)70米等深線附近向北偏西運(yùn)動(dòng)。在本文我們也來(lái)初步研究下黃海暖流偏西的主要原因，黃海海面高度調(diào)整對(duì)黃海暖流行進(jìn)路徑有重要的影響，但是逛逛黃海的地形分布還不足以引起黃海暖流偏西，前者實(shí)驗(yàn)有表明在冬季風(fēng)的作用下，并且在黃海特殊的地理環(huán)境下，才使黃海暖流偏西。下面讓我們具體看看為什么黃海暖流會(huì)產(chǎn)生偏西這種現(xiàn)象。</p><p><b>　　3 數(shù)據(jù)與模擬</b>

34、;</p><p>　　本文引用了前者利用MITgcm所做實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)。MITgcm是一個(gè)包含自由表面、靜力假定或非靜力假定和垂向z坐標(biāo)的曲線正交的三維原始方程模式，通過(guò)有限體積法來(lái)處理不規(guī)則海岸和海底地形，MITgcm可以用來(lái)模擬各種尺度的物理過(guò)程。MITgem模式采用模塊化設(shè)計(jì)，提供動(dòng)量、溫度和鹽度各項(xiàng)及壓力梯度項(xiàng)的多種離散方案、多種水平和垂向渦動(dòng)系數(shù)的計(jì)算方案、多種邊界處理方法以適應(yīng)計(jì)算不同物理過(guò)程的需要

35、，并提供與大氣、海洋、物質(zhì)擴(kuò)散、海冰等耦合模塊和同化模塊，以滿足不同模擬的需求。</p><p>　　為了獲得合理的冬季黃海流場(chǎng)并探討冬季黃海暖流西偏的機(jī)理，本文引用了3組試驗(yàn)，即渤海、東海、黃海(以下簡(jiǎn)稱(chēng)渤黃東海)流場(chǎng)模擬試驗(yàn)、狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)和渤黃東海流場(chǎng)地形控制試驗(yàn)，其中狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)還包含3個(gè)對(duì)比試驗(yàn)以探討不同形態(tài)地形分布的作用，黃海典型斷面試驗(yàn)包含了2個(gè)不同開(kāi)邊界條件的對(duì)比試驗(yàn)。各組試驗(yàn)的名稱(chēng)

36、、具體設(shè)置和目的見(jiàn)表1。</p><p>　　本次試驗(yàn)的學(xué)者選取的是黑潮流場(chǎng)數(shù)據(jù)豐富的區(qū)域，因?yàn)檫@些區(qū)域容易被利用成為模式速度開(kāi)邊界條件，而且開(kāi)邊界選取的位置遠(yuǎn)離黃海使開(kāi)邊界對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較小。針對(duì)該海域的實(shí)際情況，并結(jié)合模式自身特點(diǎn)，垂向黏性系數(shù)采用KPP方法計(jì)算，主要計(jì)算參數(shù)的選取參考MITgcm模式技術(shù)文獻(xiàn)和Fan等。垂直方向分層保證了KPP計(jì)算垂直混合系數(shù)的要求和模擬黃海流場(chǎng)的要求。模式運(yùn)行時(shí)間步長(zhǎng)為30

37、0 s，在以年為周期的邊界條件的作用下，模式一共運(yùn)行5a，取第5a數(shù)據(jù)作為運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析。</p><p>　　本文著重考察冬季黃海的氣候態(tài)環(huán)流，模式所引用的全部資料均為氣候態(tài)。模式初始溫度和鹽度資料都來(lái)自于以前多年來(lái)的月平均資料，初始速度場(chǎng)假設(shè)為零。海面上的溫度、鹽度數(shù)據(jù)取自以前多年月平均資料，風(fēng)應(yīng)力數(shù)據(jù)是QuikSCAT提供的2007年月平均資料，熱通量數(shù)據(jù)是Levitus凈熱通量月平均資料。側(cè)開(kāi)邊界溫度、

38、鹽度數(shù)據(jù)采用歷史多年月平均資料，流速數(shù)據(jù)利用的是OFES(OGCM for the Earth Simulator，Japan)在模式開(kāi)邊界處的流速月平均資料。</p><p>　　狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)是在狹長(zhǎng)海灣風(fēng)生環(huán)流模型上進(jìn)行的。與狹長(zhǎng)海灣風(fēng)生環(huán)流模型有關(guān)的研究較多，本文只關(guān)注海底地形像字母V的海槽的地形下的風(fēng)生流場(chǎng)分布，Csanady首先研究了在風(fēng)作用下，不考慮地球旋轉(zhuǎn)作用時(shí)的此類(lèi)模型的流場(chǎng)，結(jié)果顯示在淺

39、水區(qū)域由風(fēng)應(yīng)力引起的水體加速度比水位壓力梯度引起的加速度大，導(dǎo)致在淺水區(qū)域?yàn)轫橈L(fēng)流；在深水區(qū)域水位壓力梯度力影響較大，產(chǎn)生逆風(fēng)流?？紤]地球旋轉(zhuǎn)作用時(shí)，流場(chǎng)形態(tài)雖然在垂直方向和水平方向上有細(xì)節(jié)上的變化，但以深水逆風(fēng)流和兩側(cè)淺水順風(fēng)流為特點(diǎn)的主要流場(chǎng)形態(tài)并未發(fā)生改變。在已有的此類(lèi)模型的研究中，深槽都是位于海灣的中央，沒(méi)有研究與黃海地形相類(lèi)似(地形不對(duì)稱(chēng)和局部地形突變)的海灣模型，故目前尚沒(méi)有深槽位置及地形坡度對(duì)黃海暖流路徑影響的認(rèn)識(shí)。由于黃

40、海冬季的環(huán)流模式和其地形特征與狹長(zhǎng)海灣風(fēng)生環(huán)流模型相似，所以本文以狹長(zhǎng)海灣風(fēng)生環(huán)流模型為基礎(chǔ)來(lái)探討地形對(duì)黃海暖流路徑的作用。</p><p>　　為了探討黃海特殊地形對(duì)黃海暖流路經(jīng)的影響，根據(jù)黃海地形的特點(diǎn)，前者設(shè)計(jì)了3個(gè)對(duì)比試驗(yàn)，其地形參數(shù)都是在根據(jù)黃海地理空間范圍設(shè)計(jì)的狹長(zhǎng)海灣理想模型基礎(chǔ)上實(shí)施的，只在海底地形上進(jìn)行了改動(dòng)(見(jiàn)表1)。</p><p>　　3.1 黃渤東海流場(chǎng)的模擬結(jié)果

41、</p><p>　　由于黃海水深較淺，冬季強(qiáng)烈的垂直混合可以直達(dá)海底，自海表到海底的水溫基本一致，因此可以用海表溫度來(lái)代表整個(gè)水柱的水溫分布。在冬季風(fēng)的作用下，東海北部有一股溫度大約為13℃的暖水從濟(jì)州島西南部(33。N，125。E)向北偏西進(jìn)入黃海，暖舌軸與深槽西側(cè)70m等深線基本一致，暖舌與其兩側(cè)的低溫水之間有較強(qiáng)的溫度鋒面。到34．5。N時(shí)，暖舌溫度下降到10℃左右，沿岸水則保持在5℃以下。暖舌的影響范圍

42、最北可以達(dá)到渤海海峽，對(duì)渤海和黃海水溫分布影響顯著。</p><p>　　冬季黃海流場(chǎng)的分布，中央是逆風(fēng)的黃海暖流，沿岸是順風(fēng)南下的黃海沿岸流和朝鮮沿岸流。黃海暖流自濟(jì)州島西南海域進(jìn)入黃海，進(jìn)入黃海后，暖流在海槽西側(cè)西北向運(yùn)動(dòng)，慢慢開(kāi)始開(kāi)始向北運(yùn)動(dòng)，最北到達(dá)了渤海海峽；朝鮮沿岸流順著朝鮮半島海岸線南下，在半島最南端流入對(duì)馬海峽；黃海沿岸流則順著中國(guó)大陸岸線流入東海。流場(chǎng)分布有非常顯著的特點(diǎn)是黃海暖流是沿著海槽西側(cè)

43、50到70m等深線狹小區(qū)域偏西北上，從地形分布可以看出，此范圍等深線的地形坡度在深槽西側(cè)是最大的，說(shuō)明黃海暖流的路徑與此地形特點(diǎn)有一定的關(guān)系。受位渦守恒約束，地形對(duì)流動(dòng)方向的影響有很強(qiáng)的約束作用。以上結(jié)果也說(shuō)明黃海暖流路徑與地形之間的關(guān)系也很密切，我們將在狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)中進(jìn)一步討論黃海地形對(duì)黃海暖流路徑的影響。</p><p>　　在A斷面，由于冬季海水垂向混合均勻，海水的密度也呈現(xiàn)垂向均勻的分布。由于鹽度

44、對(duì)密度變化的作用大于溫度的作用，黃海暖流向黃海海區(qū)輸運(yùn)的高鹽暖水使黃海暖流位置處的海水密度明顯大于兩側(cè)，由此水平方向上存在比較大的密度梯度。根據(jù)熱成風(fēng)關(guān)系，密度的水平梯度會(huì)引起海流的垂向分布發(fā)生變化，結(jié)合到黃海暖流就是由于海水密度的水平變化引起的黃海暖流斜壓分量，在高密度區(qū)的西側(cè)，向北的流下層比上層大，而在高密度區(qū)的東側(cè)，北向的流也上層比下層大；模擬得到的流場(chǎng)垂直分布也明顯符合這個(gè)關(guān)系，從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明模式所得結(jié)果的合理性。黃海暖流在與7

45、0m等深線對(duì)應(yīng)并且在垂向上主要分布表層以下(受偏北風(fēng)的影響，表層黃海暖流略有減弱)，順風(fēng)的沿岸流則在表層比較大。</p><p>　　在冬季風(fēng)的作用下，黃海海面高度分布表現(xiàn)出明顯的高水位(脊)和低水位(槽)相間的分布特點(diǎn)，東西方向上明顯呈現(xiàn)脊一槽一脊的形態(tài)?？拷袊?guó)大陸的海面高度槽從黃海北部一直向南延伸，其中心軸線基本與50ITI等深線一致，靠近朝鮮半島的海面高度脊則從濟(jì)州島西側(cè)一直向北延伸，槽和脊之間的交界線大

46、致沿著70m等深線縱貫整個(gè)黃海海區(qū)，交界線處海面高度梯度明顯增大，黃海暖流的路徑與此交界線基本重合，這表明黃海暖流的路徑與此海面高度分布相一致，已基本調(diào)整到地轉(zhuǎn)平衡狀態(tài)。比較實(shí)際流場(chǎng)引起的南北向單位寬度體積輸運(yùn)和海面高度引起的正壓地轉(zhuǎn)流的南北向單寬體積輸運(yùn)更能說(shuō)明這一聯(lián)系。</p><p>　　冬季渤黃東海流場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果與已有的認(rèn)識(shí)相當(dāng)接近，即黃海暖流的路徑主要是由海面高度的正壓梯度力決定的，而海面高度的調(diào)整是由

47、于風(fēng)、地形、海流和海面高度共同作用的結(jié)果，其中地形對(duì)流場(chǎng)的影響最大，但地形影響黃海暖流分布的過(guò)程并沒(méi)有被充分描述，在接下來(lái)試驗(yàn)中，通過(guò)研究不同種類(lèi)的地形分布會(huì)對(duì)逆風(fēng)流和海面高度產(chǎn)生何種影響來(lái)了解黃海暖流西偏的原因，并進(jìn)一步討論是否有其他因素與地形一起引起黃海暖流西偏。</p><p>　　3.2狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)</p><p>　　研究狹長(zhǎng)海灣風(fēng)驅(qū)動(dòng)環(huán)流的經(jīng)典模型是對(duì)稱(chēng)地形試驗(yàn)，做這個(gè)

48、試驗(yàn)的目的是為了給下面的地形控制試驗(yàn)提供對(duì)比。流場(chǎng)的基本形態(tài)是在深水區(qū)為逆風(fēng)流，在兩側(cè)淺水區(qū)為順風(fēng)流。由于地球旋轉(zhuǎn)的作用，兩側(cè)順風(fēng)流流速隨距離灣頂?shù)倪h(yuǎn)近而變化，靠近灣頂，右岸順風(fēng)流大于左岸；靠近灣口，則反之。在中間斷面處南北向速度的零線出現(xiàn)在平均深度的地方，以零線為分界點(diǎn)，在深水區(qū)出現(xiàn)流向?yàn)稠數(shù)哪骘L(fēng)流，在淺水區(qū)則出現(xiàn)流向開(kāi)口端的順風(fēng)流。斷面上順風(fēng)流的分布是不對(duì)稱(chēng)的，右岸(東側(cè))的順風(fēng)流比左岸的強(qiáng)，左右岸順風(fēng)流的體積輸運(yùn)不同導(dǎo)致了逆風(fēng)流的

49、位置不正對(duì)海槽正中央最深的地方而是稍微偏向左側(cè)。對(duì)稱(chēng)地形下的試驗(yàn)結(jié)果與前人的研究結(jié)果基本一致，表明試驗(yàn)設(shè)置是合理的，結(jié)果是可靠的，可以用來(lái)做為地形控制試驗(yàn)。</p><p>　　深槽偏向東側(cè)地形試驗(yàn)是根據(jù)黃海深槽分布在靠近朝鮮半島一側(cè)設(shè)置的，試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱搜芯可畈蹡|偏會(huì)對(duì)黃海暖流有何影響。當(dāng)深槽偏向東側(cè)時(shí)，風(fēng)驅(qū)動(dòng)的環(huán)流呈現(xiàn)在深水區(qū)逆風(fēng)流，在兩側(cè)淺水區(qū)順風(fēng)流的形態(tài)。深槽位置靠近東海岸時(shí)，逆風(fēng)流同樣是沿著深槽運(yùn)動(dòng)的。

50、試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合到黃海環(huán)流的實(shí)際情況就說(shuō)明僅有黃海深槽位于海區(qū)的東側(cè)并不足以引起黃海暖流西偏；如果不考慮倒其他因素黃海暖流應(yīng)該沿著深槽而不是沿著深槽西側(cè)70m等深線附近運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　上面說(shuō)明單純的深槽偏向東側(cè)不足以引起黃海暖流西偏，由于深槽西側(cè)的50到70m等深線處地形坡度比周?chē)笠彩屈S海海底地形的顯著特點(diǎn)，所以本文還引用了深槽兩側(cè)地形坡度變化試驗(yàn)來(lái)研究此地形特點(diǎn)對(duì)黃海暖流的影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，深槽西側(cè)地形

51、坡度變化并沒(méi)有改變逆風(fēng)流路徑的分布。通過(guò)深槽偏向東側(cè)及深槽西側(cè)地形坡度變化試驗(yàn)可以得出，單純的黃海地形分布不足以引起黃海暖流西偏，應(yīng)該有其他的因素和地形一同造成了黃海暖流西偏。</p><p>　　渤黃東海地形控制試驗(yàn)是在渤黃東海流場(chǎng)模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，初始模式數(shù)據(jù)、邊界數(shù)據(jù)和模式設(shè)置沒(méi)有改變，只改變了局部海底的地形分布。改變方法是把深槽兩側(cè)70m等深線向中國(guó)大陸一側(cè)移動(dòng)為40m等深線處，利用改變后的地形模擬

52、流場(chǎng)分布得到的結(jié)果，從地形改變前后的流場(chǎng)分布可以看出，地形坡度對(duì)海流的路徑有很重要的影響，地形改變前，黃海暖流路徑位于地形坡度較大區(qū)域；地形改變后，黃海暖流路徑隨著地形坡度較大線西移，以地形陡坡為西邊界的臺(tái)地上；這進(jìn)一步證實(shí)了黃海典型斷面試驗(yàn)中得到的結(jié)果，即黃海暖流路被地形坡度捕獲后基本上沿等深線運(yùn)動(dòng)。地形改變后黃海暖流進(jìn)入黃海海區(qū)的位置也發(fā)生了顯著的變化，地形改變后整個(gè)海區(qū)的流場(chǎng)分布更明朗，長(zhǎng)江口外的淺灘地形范圍縮小，。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)

53、果，本文認(rèn)為東海北部的地形效應(yīng)影響了黃海暖流進(jìn)入黃海的位置。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　本文利用試驗(yàn)?zāi)M了冬季黃海流場(chǎng)并探討了冬季黃海暖流西偏機(jī)理。渤黃東海流場(chǎng)試驗(yàn)很好地模擬了冬季黃海暖流沿著深槽西側(cè)坡度比較大的70m等深線附近北上，其流軸同時(shí)也與海面高度分布中西側(cè)的槽和東側(cè)的脊之間海面高度梯度最大區(qū)重合，通過(guò)計(jì)算流場(chǎng)引起的南北

54、向體積輸運(yùn)和地轉(zhuǎn)流產(chǎn)生的南北向體積</p><p>　　輸運(yùn)，表明海面高度的調(diào)整對(duì)黃海暖流的路徑起著重要的作用，黃海暖流主要是一個(gè)正壓的過(guò)程。</p><p>　　根據(jù)黃海的地形特點(diǎn)，本文還設(shè)置了狹長(zhǎng)海灣地形控制試驗(yàn)來(lái)探討黃海特殊地形對(duì)黃海暖流路徑的影響。試驗(yàn)結(jié)果指出，只有冬季風(fēng)和黃海地形的作用不足以引起逆風(fēng)流西偏，那么一定有其他因素與地形共同作用引起黃海暖流西偏。試驗(yàn)表明，黃海暖流在冬季

55、風(fēng)作用下進(jìn)入黃海海區(qū)的位置對(duì)其路徑西偏非常重要。</p><p>　　渤黃東海流場(chǎng)地形控制試驗(yàn)是為了驗(yàn)證在黃海典型斷面試驗(yàn)中得到的結(jié)果設(shè)置的。試驗(yàn)表明，在黃海典型斷面試驗(yàn)中得到的結(jié)果是正確的，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)地形坡度的作用不僅僅是在黃海暖流進(jìn)入黃海海區(qū)后束縛其路徑，它還影響了黃海暖流進(jìn)入黃海的位置。通過(guò)以上試驗(yàn)，我們對(duì)黃海暖流西偏的過(guò)程有了基本認(rèn)識(shí)的，臺(tái)灣暖流沿著東海坡度較大區(qū)域向北運(yùn)動(dòng)，遇到長(zhǎng)江口外的淺灘地形就被此淺

56、灘邊緣地形坡度限制著向東轉(zhuǎn)向，暖流繞行過(guò)此淺灘地形后，在濟(jì)州島以西近進(jìn)入黃海海區(qū)，進(jìn)入黃海海區(qū)又被地形束縛向北運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，地形坡度的作用貫穿始終。當(dāng)然，整個(gè)過(guò)程也是在冬季風(fēng)的大環(huán)境作用下完成的。在以上過(guò)程中，進(jìn)入黃海的并不是通常所說(shuō)的臺(tái)灣暖流，實(shí)際上進(jìn)入黃海海區(qū)的是一股混合水，因?yàn)榕_(tái)灣暖流北上途中與東海陸架水相互混合而變性，經(jīng)過(guò)研究我們知道是風(fēng)和地形效應(yīng)影響了黃海暖流的路徑，只不過(guò)這里的地形不僅包括黃海地形還包括東海北部地形。黃

57、海暖流西偏是在冬季風(fēng)作用下海面高度與流場(chǎng)相互調(diào)整的結(jié)果。</p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 唐啟圣 蘇紀(jì)蘭 張松 黃大吉等的《中國(guó)近海生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展》 地球科學(xué)進(jìn)展2005年12期</p><p>　　[2]袁耀初 蘇紀(jì)蘭 趙金三的《東中國(guó)海陸架環(huán)流的單層模式》 中國(guó)海洋學(xué)報(bào) 1982年第1

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