摘要
冷水团及其锋面系统广泛存在于全球陆架海中，对局地物理海洋和生态系统有着重要影响。受东亚季风等因素影响，黄海环流系统季节变化明显，黄海冷水团是该海域夏半年最为显著的水文特征，对海洋环境影响显著。关于南黄海海域水文、水动力和泥沙动力方面的相关研究，已有大量丰硕的成果，但冷水团季节变化的主导动力因素及机制尚有争议；南黄海悬浮泥沙分布和输运与冷水团温度锋面及其季节变化关系的认识不够深入；同时，与冬季相比，夏季泥沙输运过程对南黄海中部泥质区发育贡献尚不明确。本文以夏季冷水团及其季节变化为切入点，研究夏季南黄海悬浮泥沙的分布、输运以及对中部泥质区发育的贡献。 基于FVCOM海洋数值模式，利用潮汐、外海环流、海表面气象场和河流的径流、输沙边界条件建立了覆盖渤、黄、东海及部分西太平洋和日本海海域的三维水动力、泥沙输运数值模型。在模型中使用Nudging方法，进行海表温度数值同化，提高温度模拟精度，并通过与南黄海西部站位和苏北近岸两个站位的水位、海流，南黄海西部站位的波浪参数以及黄河口北侧站位、成山头附近站位、苏北近岸两个站位和GOCI反演的悬沙浓度进行对比验证，证明所建立的区域海洋模型模拟精度较高，能够合理反映研究海域的水动力、水文和泥沙动力过程。 基于数值模型阐明了黄海冷水团季节变化特征及机制。潮周期内和大小潮时间尺度上，潮动力控制了冷水团的变化，涨落潮潮流的平流输运对冷水团温度在水平方向上的摆动起决定性的作用；大潮潮流强烈的剪切混合作用是导致冷水团西部锋面附近温度变化的主要因素，而冷水团南部锋面海域大小潮余流的南北转向是造成该海域温度升降变化的主要因素。季节时间尺度上，冷水团锋面近岸侧浅水区域温度的变化主要是受垂直扩散控制；而冷水团核心区域温度的变化主要由平流输运引起。对于冷水团生消的季节变化机制，黄海槽低洼地形是底层冷水保存和发育的基本条件；潮动力是冷水团温度变化的主导因素，能够增强冷水团和锋面；海表热通量对近岸和表层水体的增温作用明显，对冷水团影响较小；风力的强弱变化和外海环流能够影响冷水团的水平扩展范围。 利用冷水团变化过程中不同季节的现场观测资料和建立的FVCOM三维泥沙输运数值模型，揭示了南黄海冷水团及其锋面对近岸泥沙分布和输运的影响及机制以及对南黄海中部泥质区的贡献。潮流是控制南黄海泥沙输运的主要动力，主要以潮泵输沙方式。冷水团温度锋面的斜压效应可以有效降低锋面附近流速，降低底应力，导致锋面海域悬沙浓度降低。冷水团温度锋面从春季到夏季强度逐步增强、秋季位置向海回缩的季节变化对近岸泥沙向南黄海中部输运起到了关键作用，两个阶段分别阻碍和有利于近岸泥沙向海输运。 由于冷水团锋面的阻碍作用，且风浪较弱，南黄海夏季大部分海域泥沙通量小于冬季。南黄海中部泥质区的现代物质主要来自于南部长江。冷水团温跃层的捕获作用使泥质区主要在夏季发育。数值模拟计算的南黄海中部泥质区多年平均的净泥沙通量约为4.6Mt，夏季过程对沉积发育贡献约为48%。
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