南海西北陆架水体及营养盐三维输运与季节变化研究

论文摘要

陆架海的物质输运直接影响着海洋生态动力环境,与局地渔业生产、污染物扩散、气候变化等息息相关。同时,跨陆架输送还制约着近岸和开阔海间的物质能量交换和动力过程变化。陆架海台风过程影响叶绿素浓度,进而影响初级生产力。本文基于2012年7月、12月和2013年7～8月南海西北部陆架断面观测资料和月平均ECC02再分析数据,结合Omega方程动力诊断垂向流速,给出研究区沿陆架、跨陆架和垂向三维的水体、热盐和营养盐输运,分析其季节变化和台风“飞燕”（2013）前后的扰动变化,并探究垂向通量的控制因素。结果显示,冬季（12月）粤西和琼东陆架海区均为西南向的沿陆架输运,平均水体通量达-3.46 Sv（顺陆架东北向为正）。跨陆架方向,粤西和琼东分别向外海输出0.07 Sv和0.46 Sv（跨陆架向外海为正）。垂向,粤西陆架通量向上,而琼东向下,最大通量绝对值在0.01 Sv之下。夏季（7月）,粤西沿陆架仍为西南向,水体通量-0.56Sv,而琼东转为东北向,通量减小一个量级,平均值为0.64 Sv。琼东跨陆架平均向岸输送-0.27 Sv,垂向通量与冬季相似。盐通量与水体通量方向一致,粤西陆架冬夏均为西南向,冬季通量-1.97×1011kg s-1,比夏季高一个量级。琼东夏季沿陆架和跨陆架盐通量均高于冬季,且方向相反,沿陆架量级为O（1×1010）kg s-1,跨陆架量级为O（1×109）kgs-1。受台风飞燕（2013）扰动,台风前1～2天,琼东沿陆架通量与无台风（夏季）时相反,西南向水体通量-0.34 Sv;跨陆架水体通量变化不大,向岸-0.20 Sv。台风后4～8天,近岸沿陆架流恢复为无台风时的东北向,总体沿陆架通量为东北向0.16 Sv,为无台风的1/4;跨陆架方向,仍为向岸输送-0.18Sv。台风前后垂向水体通量均比无台风（夏季）时候大一个量级,15～50m层水体通量向下。营养盐的水平通量方向随水体通量方向变化。N03-和Si032-沿/跨陆架通量在无台风时最高,单位面积通量分别达 199.69 μmol s-1/-237.84 μmol s-1,311.00 μmol s-1/-370.41 μmols-1;NO2-在台风前1-2天沿/跨陆架通量最高,单位面积通量达-22.31 μmol s-1/-29.85 μmol s-1;PO43-水平通量数值在三个时期较均匀,量级基本在O（1 ×102）μmol s-1。垂向净营养盐输送Fe由对流项Fadv、混合扩散项Fdiff和幅聚辐散项Fh计算。结果显示,台风后,N03-、N02-、PO43-、SiO32-和Chla的净通量均值分别为-0.07μmol m-2 s-1、-0.03 μmol m-2 s-1、-8×10-3 μmolm-2 s-1、-0.04 μmolm-2 s-1 和-9×10-3 μg m-2 s-1。营养盐垂向净通量在5 m出现比其他深度大一个量级的极大值。20～30 m层,台风后NO3-净通量是无台风时的3倍,NO2-、PO43-和SiO32-净通量比无台风时高一个量级。动力分析显示,台风扰动使得控制垂向对流的非地转平流项Sadv增大一个量级以上,增强了垂向对流。台风前后的混合率和营养盐浓度梯度变化,也显著影响营养扩散顶Fdiff,进而影响净通量数值。

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摘要

Abstract

1 引言

1.1 研究意义

1.2 研究进展与现状

1.2.1 沿陆架和跨陆架输运

1.2.2 垂向输运

1.3 本文研究目的及内容

1.3.1 南海西北部陆架概况

1.3.2 问题提出与研究内容

2 资料与方法

2.1 研究区域与现场观测

2.1.1 冬季观测

2.1.2 夏季观测

2.1.3 台风“飞燕”（2013）前后观测

2.2 其他数据资料

2.2.1 海面风场

2.2.2 ECC02三维流场

2.3 数据处理方法

2.3.1 CTD数据处理

2.3.2 ADCP数据处理

2.2.3 TurboMap处理方法

2.3.4 营养盐数据处理

2.4 流速分解（沿陆架、跨陆架）

2.5 垂向流速诊断方法-广义Omega方程

2.6 通量计算公式

2.6.1 沿/跨陆架通量计算公式

2.6.2 垂向通量计算公式

3 季节变化

3.1 冬季特征

3.1.1三维流场分布

3.1.2 水体和温盐通量

3.2 夏季特征

3.2.1 三维流场分布

3.2.2 混合特征变化

3.2.3 水体和营养盐通量

3.3 冬夏对比

3.3.1 流场

3.3.2 水体通量

3.3.3 盐通量

4 台风飞燕（2013）引起的变化

4.1 三维流场变化

4.1.1 台风前

4.1.2 台风后

4.1.3 与无台风时对比

4.2 营养盐分布变化

4.2.1 台风前

4.2.2 台风后

4.2.3 与无台风对比

4.3 混合特征变化

4.3.1 台风前

4.3.2 台风后

4.3.3 与无台风对比

4.4 水体和营养盐通量变化

4.4.1 台风前

4.4.2 台风后

4.4.3 和无台风对比

5 垂向通量控制因素分析

5.1 动力控制项的季节变化

5.2 动力控制项的台风前后变化

5.3 营养盐浓度梯度变化的影响

5.4 湍流混合垂向对流的影响

6 讨论

6.1 潮流对计算结果的影响分析

6.1.1 潮流模型

6.1.2 观测期间的潮流

6. 1.3潮流对计算结果的影响分析

7 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

导师简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郑曼立

导师: 谢玲玲,李明明

关键词: 三维流场,营养盐输运,季节变化,台风,南海西北陆架

来源: 广东海洋大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 广东海洋大学

分类号: X55

DOI: 10.27788/d.cnki.ggdhy.2019.000157

总页数: 67

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