海底地下水排泄(SGD)是全球水循环的一个重要组成部分,近年来成为陆-海相互作用的研究热点。在评估SGD、水体滞留时间和混合速率等方面的各种方法中,镭同位素方法的应用是最为广泛和成熟的。当前对镭同位素近海分布的解析研究都建立在稳态模型的基础上,并且通常不考虑水深和洋流速度。研究者通常利用稳态平流扩散方程估计涡动扩散系数,进而求得SGD。而实际中镭同位素在近海的放射性浓度随高低潮、大小潮和季节变化非常明显,此外,因为大陆架坡度和洋流的影响,水深的变化和流速对镭同位素浓度分布的影响也不能忽略。这样,上述常用模型就显示出其不足之处。本研究建立考虑水深变化、流速影响和周期性浓度变化的镭同位素平流扩散模型,讨论这三种影响因素在估计相关参数时所造成的影响,根据Moore在不同季节的观测数据,用新的模型估计涡动扩散系数,并与稳态模型求得的值进行比较。本研究发现新的模型在估计近海涡动扩散系数和SGD等方面有重要改进。反映近海镭同位素分布时空变化的平流扩散方程由四个项控制,分别是涡动扩散项、对流项、衰变项和时变项。前两项表示的是由于海水的涡流和平流所造成的扩散,衰变项表示同位素放射性衰变造成的影响,时变项表示镭同位素放射性浓度随时间变化所造成的影响。根据数据分析,近海镭同位素放射性浓度往往在夏天最高,冬天最低,这是由于SGD等的季节性变化所导致的。Moore在1998到2000年观测到Winyah Bay附近海域,223Ra浓度在3dpm/100L上下变化,年变化量在2~3dpm/100L,224Ra和226Ra则在25dpm/100L上下浮动,季节性变化达到了约15dpm/100L,228Ra在35dpm/100L上下浮动,其变化的范围则高达约25dpm/100L。根据这个数值进行计算,对于长半衰期的同位素,即226Ra和228Ra,其衰变项很小,这时时变项对方程的影响要比衰变项大2~4个数量级,因此如果不考虑时变项,那么利用平流扩散方程估计参数会造成很大的误差。对223Ra,不考虑季节性变化估计参数的误差高达30%,对224Ra这个误差是8%。因此,对于短半衰期的镭同位素,季节性变化也不能忽略。利用镭的四种同位素的数据,根据新模型估计出Winyah Bay的涡动扩散系数是98.5km2/d,而稳态解求出的平均值则为87.7km2/d,新的模型求得的涡动扩散系数是稳态模型的1.12倍,这个结果表明了新模型与稳态模型的明显差别,说明了在模型中考虑镭同位素季节性变化的重要性。