長江沖淡水擴展區(qū)域低鹽水團的數(shù)值模擬及動力機制分析.pdf

1、長江沖淡水的擴展是東中國海重要的水文現(xiàn)象。觀測表明，長江沖淡水擴展區(qū)域有時存在孤立的低鹽水團，該現(xiàn)象改變了傳統(tǒng)意義上沖淡水的羽狀擴展形態(tài)，還改變了東中國海的鹽度分布特征。目前對這種低鹽水團現(xiàn)象缺乏比較深入的研究。本文分析了常用的σ坐標、z坐標和混合坐標用于長江沖淡水擴展數(shù)值計算的優(yōu)缺點，提出新型σ-z混合坐標，即流場計算采用σ坐標，鹽度計算采用σ-z混合坐標，在海水上部是σ坐標，在海水下部是z坐標。該坐標的斜壓梯度力計算在鹽度計算層進行

2、，鹽度計算采用Euler-Lagrange方法實現(xiàn)流場與鹽度場的銜接。將新型σ-z混合坐標引入POM模式，建立了POM-σ-z模式。
　　本文利用POM-σ-z模式和POM模式分別建立長江沖淡水擴展數(shù)值模式，對1996年9月和2000年8月的沖淡水擴展進行了數(shù)值模擬，POM-σ-z模式較好地模擬出了沖淡水擴展特征，對長江口的近口鋒、羽狀鋒和杭州灣鹽度鋒面的模擬能力明顯優(yōu)于POM模式，單站和垂直斷面鹽度模擬的驗證效果也比POM模式好

3、。目前長江沖淡水擴展數(shù)值模擬基本上沒有給出實際的低鹽水團特征。本文對1975年8月、1977年8月、1980年8月、1983年8月、1986年8月、1991年8月、1996年8月、1997年8月的低鹽水團進行了數(shù)值模擬。POM-σ-z模式在6個月份模擬出了低鹽水團，其中，1977年8月、1983年8月、1986年8月、1997年8月模擬的低鹽水團與觀測特征基本相符；POM模式在5個月份模擬出了低鹽水團，其中，1977年8月、1997年8

4、月模擬的低鹽水團與觀測特征相似，但是其相似程度不如POM-σ-z模式的模擬結(jié)果。本文建立與長江口類似的理想河口數(shù)值模型，分析了β效應、斜壓效應、地形、徑流量、風對沖淡水擴展及低鹽水團的影響，結(jié)果表明風場變化模擬的低鹽水團與觀測的低鹽水團尺度相當，可能是實際低鹽水團產(chǎn)生的重要機制。
　　本文利用POM-σ-z模式的數(shù)值模擬結(jié)果，分析了1977年8月、1983年8月、1986年8月、1997年8月低鹽水團的形成和演變特征，并將它們歸納

5、了風生低鹽水團、潮致低鹽水團、風生和潮致共同作用低鹽水團等三種類型。本文對1977年8月、1983年8月、1986年8月、1997年8月實際低鹽水團的動力機制進行了分析。風場幾乎對每個低鹽水團都有重要影響：它是風生低鹽水團、風生和潮致共同作用低鹽水團的形成和維持的主要動力機制；潮致低鹽水團的形成和維持一般也需要適當?shù)娘L場條件（有利于沖淡水向東或東北擴展的風場）。天文潮對低鹽水團的影響機制比較復雜：一般而言，潮混合作用有抑制低鹽水團的作用