长江冲淡水混合扩散观测研究及动力过程探讨

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长江口及其邻近海域是我国海岸带相互作用研究的关键水域之一,长江冲淡水对黄海、东海的水文环境和生态环境有重要影响,故研究长江口海区水体的混合特征对于了解长江冲淡水所携带的营养盐和污染物的输运具有重要的科学意义和经济价值。本文利用在长江口及其邻近海域的2019年3月3日至3月14日的冬季观测结果和7月11日至7月17日的夏季观测结果,得出两个季节的温盐分布特征和湍流分布特征结果。冬季四个断面在东经122.2°-123°范围内等温线的形状为弧状,在东经123°-124°等温线几乎与海面垂直。冬季盐度的垂向分布较为均匀,盐度小于32的长江冲淡水被限制在东经123°以西。长江冲淡水在冬季受北风影响,长江冲淡水对盐度的影响局限于靠近海岸的狭长地带,其他水域则呈现盐度充分混合的状态,这与温度的分布特征一致。冬季A8断面的湍动能耗散率变化在10-7-10-10W/kg之间,其他三个断面的湍动能耗散率均在10-10W/kg附近,且四个断面由北向南平均湍动能耗散率逐渐增大,湍扩散系数均在近岸处最小。夏季研究区域水体层化明显,盐跃层厚度自北向南逐渐减小,强度减弱。锋区内侧的上升流过程加强了混合,并导致低盐水团的脱离。夏季四个断面的垂向湍扩散系数表层较大,随着水深的增加而减小。夏季在观测海区存在上升流,在上升流和下降流存在的区域,湍动能耗散率较大。夏季长江径流量明显高于冬季,但是夏季表层营养盐的浓度比冬季更低,是因为夏季表层叶绿素a的浓度最大,强烈的光合作用使得浮游植物大量摄取营养盐。本文在2019年7月26日至7月27日期间在长江口附近海域东经122.814°,北纬30.741°进行了一个25小时的连续观测,发现夏季一个观测日内的温度从上到下逐渐降低,盐度随着水深的增加而增加。夏季一个观测日潮流导致的垂向流速剪切促进湍混合,跃层的存在限制了该深度的湍流混合强度,限制了水体垂向输运和混合过程。本文发现夏季在强潮驱动的海域中,强大的潮流驱动会使得底边界层中产生较大的能量耗散,潮流随着距离海底高度的逐渐增大,湍动能耗散率和垂向湍扩散系数等参数会逐渐减小。在观测海域内可能存在的内波过程引起的短周期的跃层扰动促进了跃层处的垂向混合。
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