科技進展
您當前的位置 :
  渤海作為我國最北部的半封閉內陸海,地理位置和環境都比較特殊,平均水深較淺,是我國生態上最脆弱的海區之一,也是我國最易受到寒潮天氣影響的海區。環渤海地區已成為我國主要的經濟區之一,沿岸有多個重要港口,經濟與人類活動密集,對環渤海的水動力及波浪動力過程的研究是認知海岸帶環境過程與生態效應的基礎。為此,中國科學院煙臺海岸帶研究所毛淼華研究員團隊基于水動力及波浪模型,運用數據觀測及數值模擬相結合的方式開展了相應研究。
  雖然跨等深線水交換對近岸水動力與生物地球化學過程有重要影響,但是有關其驅動機理的研究較少,尤其是在半封閉的淺水系統。團隊利用水動力模型FVCOM(Finite Volume Community Ocean Model)模擬了1998-2019年渤海非結冰期跨10米和20米等深線水交換(圖1)。研究發現:(1)跨等深線通量在夏季最強、秋季最弱,并呈現表層離岸、底層向岸的輸運特點;(2)渤海灣和遼東灣的凈通量比萊州灣大一個數量級;前者的溫度梯度驅動的跨等深線體積輸送在夏季最為突出,而后者跨10米等深線的體積輸送由黃河浮力通量所產生的鹽度梯度引起;(3)跨10米等深線上層通量主要由風致平流引起,而跨20米等深線次表層通量主要受斜壓梯度力影響。 

   

  圖1:1998年至2019年,渤海及渤海三個海灣內跨(a)10米等深線及(b)20米等深線的水平平均通量的季節變化。2019年渤海三個海灣內跨(c)10米等深線及(d)20米等深線的水平平均通量和標準誤差(水平誤差條)在不同風場和斜壓梯度條件下的季節變化。

  在海浪研究方面,團隊利用第三代海浪模型SWAN(Simulating Waves Nearshore)模擬了渤海海浪對兩個典型寒潮過程(2014年西北風和2015年東北風)的響應(圖2)。研究發現:(1)海浪在產生與發展過程中,各海區的波浪譜均由風浪主導;(2)海浪在耗散過程中,白帽作用在渤海深水區占主導,而底摩擦耗散在5-10米水深區域逐漸成為主導;(3)深度誘導破碎引起的海浪耗散主要集中在南部近岸的一條狹長區域;隨著底部坡度變平以及底坡寬度增加,深度誘導的耗散有減小趨勢。

   

  圖2 渤海寒潮過程中有效波高峰值時刻(a)各海區一維波譜;(b)二維波譜及風向波向;(c)白浪耗散、底摩擦耗散及深度誘導耗散占主導的空間量化;(d)渤海灣及萊州灣近岸白浪耗散、底摩擦耗散及深度誘導耗散的空間變化。

  上述研究可以加深對淺水系統近岸水交換機制及海浪動力過程的理解,進而為研究近岸動力環境、物質輸移與通量計算、海岸工程等提供理論支撐,具有重要的學術與應用價值。本研究受國家自然科學基金、中科院BRJH項目、煙臺海岸帶研究所自主部署項目和煙臺市雙百計劃的支持。中國科學院煙臺海岸帶研究所牟麗穎(碩士研究生)和彭婕(博士研究生)分別為兩篇論文的第一作者。

  論文信息:

  Mou, L., Niu, Q.*, & Xia, M. (2022). The roles of wind and baroclinic processes in cross-isobath water exchange within the Bohai Sea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 274, 107944. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2022.107944.

  Peng, J., Mao, M.*, & Xia, M. (2023). Dynamics of wave generation and dissipation processes during cold wave events in the Bohai Sea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 280, 108161.https://doi.org/10.1016/j.ecss.2022.108161.

附件:
    99视频这里只有精品视频_欧美日韩综合精品_国产苏怡静事件在线看_欧美日韩v在线观看不卡