高频地波雷达观测的南黄海辐射沙脊群夏季表层流场_徐粲
- 格式:pdf
- 大小:815.03 KB
- 文档页数:9
黄海春季和夏季海雾过程的观测分析与数值试验的
开题报告
研究题目:黄海春季和夏季海雾过程的观测分析与数值试验
研究背景:海雾是一种常见的天气现象,对于海事、航运、渔业等相关行业有重要的影响。
黄海是中国沿海重要的海域之一,春季和夏季是该海域形成海雾的高发季节,但对于海雾形成机理及其演化规律等方面的研究尚相对薄弱,需要进一步深入的研究。
研究内容和方法:本研究将利用黄海沿岸的气象观测数据和卫星遥感数据,分析黄海春季和夏季海雾过程的时空分布规律和相关的环流场变化特征;同时,利用数值模拟方法,在现有的大气数值模式的基础上加入海面温度等的参数,模拟黄海海雾起源及其演化过程,以验证本研究得出的结论。
研究意义:该研究对于深入了解黄海海雾的形成机理和演化规律,为相关行业提供准确的天气预报和防范措施具有重要的实际意义。
同时也有助于对于全球范围内海雾的研究,提高我们对于地球气候系统的认识。
研究预期成果:本研究预期能够得出黄海春季和夏季海雾的时空分布规律和环流场特征,并通过数值模拟验证结论的科学性和可靠性。
南黄海辐射沙脊群海域的水深遥感张鹰;张芸;张东;钱燕【期刊名称】《海洋学报(中文版)》【年(卷),期】2009(031)003【摘要】南黄海的辐射沙脊群海域地形地貌复杂多变,应用遥感技术来测量其水下地形不仅有可能,而且势在必行.在对沿海及长江口门内外遥感反演水下地形研究的基础上,选择沙脊群海域中有代表性的一块水域为研究区,同步测量其水下地形和水流、悬沙含量,用实测地形和MODIS影像数据建立水深反演模型,同时分析该区域的悬沙光谱特征,选择悬沙遥感参数,以MODIS数据的水深反演模型和沙脊群水域的悬沙遥感参数为依据,建立削弱悬沙影响的水深遥感模型,从而反演出1.5×104km2的辐射沙脊群水下地形.从反演结果看,所建模型的相关系数二次方的值为0.664,F-值为18 662,平均绝对误差为1.52 m,平均相对误差为24%,5~15 m水深段的平均相对误差只有18%,反演效果较好.【总页数】7页(P39-45)【作者】张鹰;张芸;张东;钱燕【作者单位】南京师范大学地理科学学院,江苏南京,210097;南京师范大学地理科学学院,江苏南京,210097;南通市海洋与渔业局,江苏南通,226000;南京师范大学地理科学学院,江苏南京,210097;南京师范大学地理科学学院,江苏南京,210097【正文语种】中文【中图分类】P737.2;V443+.5【相关文献】1.南黄海辐射沙脊群海域基础信息数据库的设计与实现 [J], 潘锡山;李春辉;韩雪;周昊;蔡建统2.南黄海辐射沙脊群海域GPS-PPK海测方案应用分析 [J], 张颖;沈卫明;李静;赵刚3.南黄海辐射沙脊群海域海洋防灾减灾平台构建 [J], 韩雪;潘锡山;陈庆勇;时珉;周昊;蔡建统4.南黄海辐射沙脊群海域浮游植物群落结构特征及主要环境影响因子 [J], 黎慧; 万夕和; 贲成恺; 王李宝; 沈辉; 史文军; 乔毅; 张朝晖5.南黄海辐射沙脊群海域三维水动力数值模拟 [J], 林伟波;陈晓燕因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
南黄海海域风暴潮精细化数值模式研究韩雪;盛建明;潘锡山;刘仕潮;李春辉【摘要】基于目前国际上应用广泛的ADCIRC水动力模型在南黄海海域建立了重点岸段网格分辨率达到100m的精细化风暴潮数值预报模型,该模型采用非结构三角网格及并行计算技术,能够准确地刻画出南黄海海域复杂的岸线分布和地形情况.通过对历史典型台风风暴潮和温带风暴潮的模拟、预报检验发现:台风风暴潮的后报平均相对误差为14%,温带风暴潮24h预报平均相对误差为12.9%.【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】7页(P52-58)【关键词】风暴潮;ADCIRC;数值预报;南黄海海域【作者】韩雪;盛建明;潘锡山;刘仕潮;李春辉【作者单位】江苏省海涂研究中心,江苏南京210036;江苏省海涂研究中心,江苏南京210036;港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏南京210029;江苏省海涂研究中心,江苏南京210036;港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,江苏南京210029;国家海洋环境预报中心,北京100081;南京信息工程大学,江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】P731.231 引言风暴潮系指由于强烈的大气扰动——如强台风和气压骤变所导致的海面异常升高的现象[1]。
这种水面异常急剧升高,往往引发灾害,它不仅破坏海岸工程,吞噬良田,还会给沿海人民的生命财产造成巨大损失。
我国是世界上风暴潮灾害最为严重的国家之一[2],近20 a造成的直接经济损失高达2 443.64亿元,造成的死亡、失踪人数共为4 128人[3]。
水深和潮波变化是风暴潮增水产生非线性效应的两个主要因素[4-6]。
南黄海沿岸人口稠密,经济发达,但地势低洼,一旦风暴潮来袭可能会造成重大人员损伤和经济损失。
风暴潮作为我国沿海主要的海洋灾害,一直是海洋防灾减灾的重要研究方向,发展风暴潮数值预报技术是海洋防灾减灾的重要手段[7-9]。
南黄海辐射沙洲岸滩演变动态特征研究南黄海辐射沙洲位于江苏海岸中部,发育有面积宽广的淤泥质海岸潮间带浅滩,动力条件复杂、岸滩淤蚀变化频繁,岸滩冲淤演变研究不仅能够揭示该区域的岸滩变化过程、机制和趋势,还可以为海洋资源开发保护、海洋工程建设以及海岸带综合管理提供科学依据。
本文在综合整理南黄海辐射沙洲海域已有相关研究数据与成果的基础上,基于遥感、GIS以及DSAS分析模块,辅以实测地形数据验证,对南黄海辐射沙洲海域最近二十年的Om线以上潮滩面积变化过程以及岸滩冲淤演变特征进行研究,结合水文动力特征、泥沙来源和潮滩围垦工程建设等,分析岸滩冲淤演变的驱动因素,在此基础上,预测了岸滩演变的趋势。
论文通过遥感水边线与潮位校正技术推算了平均高潮线、平均低潮线以及0m等深线,并进行岸滩冲淤演变研究。
结果表明,研究区内最近二十年间岸滩坡度基本稳定,但岸滩开始出现陡化趋势。
1995-2015年间人工岸线全面向海推进,岸线平直化趋势明显。
1995-2015年沿海滩涂围垦不断增加,起围高程不断降低,至2009年基本全部位于平均高潮位以下,逐渐向平均低潮位扩张。
平均低潮线于1995-2015年间在辐射沙洲北翼的射阳河口至斗龙港岸段全面侵蚀,并于2002-2009年侵蚀范围逐步扩大南移,使得该岸段由传统的淤长海岸逐步过渡到淤蚀过渡段。
研究区1995-2015年0m等深线所在的潮下带基本上遭受全面侵蚀,除岸外沙脊掩护的王港新闸至小洋口岸段。
0m等深线在1995-2009年侵蚀不断加剧,而在2009-2015年则明显减缓。
1995-2015年的二十年间,整个研究区内的Om线以上潮滩面积总体变化不大,特别是2002-2015年间基本保持不变。
从岸滩冲淤变化的时间特征来看,研究区1995-2002年大部分岸段淤长,只有部分发生侵蚀,2002-2009年侵蚀加剧,而2009-2015年岸滩侵蚀逐渐减缓,因此2002年附近有可能是研究区岸滩冲淤变化的时间拐点。
第30卷 第3期海 洋 学 报V ol.30,No.32008年5月ACTA OCEANOLOGICA SINICAM ay 2008南黄海西北部夏季潮锋的观测和分析周锋1,2,黄大吉1,万瑞景3,苏纪兰1,张涛1,丁涛1,周蓓锋1(1 国家海洋局第二海洋研究所,卫星海洋环境动力学国家重点实验室,浙江杭州310012;2 浙江大学航空航天学院力学系,浙江杭州310027;3 中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东青岛266071)收稿日期:2007 02 08;修订日期:2007 05 13。
基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(G1999043700;2006CB400600);国家海洋局海洋动力过程和卫星海洋学重点实验室基金(200511)。
作者简介:周锋(1977-),男,浙江省安吉县人,在职博士,从事生态系统动力学研究。
E mail:z houfeng_hangzh ou @yah 黄大吉,周锋,倪晓波,等.南黄海西部锋面、温跃层和叶绿素分布及其关系.摘要:根据2001 2004年逐年6月多学科综合调查资料和同期NASA 的MODIS/T er ra 卫星遥感SST 资料,对南黄海西北部夏季潮锋的不连续分布现象做了分析;并通过三维潮流数值模式计算Sim pson H unter 参数(以下简称S H 参数)分布,对不连续分布的形成机制做了讨论。
层化季节南黄海西北部的苏北浅滩-海州湾外侧和山东半岛东部的成山头-石岛外海存在显著潮锋现象,而在两海域之间、青岛以东的山东半岛南部121 ~122 E 的近岸海域无显著潮锋持续存在;较高分辨率的潮流数值模拟的结果表明潮锋的不连续性分布主要是由潮混合和地形的共同作用而形成。
潮锋不连续处海域潮混合较弱,层化现象更为显著。
南黄海西北部底层锋形态较为显著,位于通过潮流模式计算的Simpso n H unter 参数1 8~2 4之间,与2 2等值线分布较为一致;表层锋则在海州湾外侧和石岛沿岸海域较为明显。
南黄海辐射沙脊群苦水洋海域的沉积动力特征及稳定性研究倪文斐;汪亚平;邹欣庆;高建华【摘要】Based on the data from hydrological observation and sediment sampling in Kushuiyang during a tide cycle from 3rd July 2011 to 4th July 2011, the water and sediment transport rates are calculated to specify the sediment dynamic characteristics along the tidal channel. The geomorphological evolution and stability of the channel are also discussed on the basis of the comparison between historic sea charts and new topographic surveys. The main results turn out that tidal currents are strong in the channel. Sediments are mainly transported in the form of suspended loads. The net transport direction is landward in the nearshore part of channel, while it is generally pointed seaward in the part of channel east of sand bank (121.606oE,33.029oN). Over the past thirty years, the deep trough of west Kushuiyang channel has gradually connected to the north part of channel, leading the whole channel to be straighter.%根据2011年7月3日-4日在苦水洋海域获取的全潮水文资料和底质样品,计算潮周期水、沙输运率,分析了其沉积动力特征。
南黄海辐射沙脊群地貌演变的模拟研究杜家笔;汪亚平【期刊名称】《南京大学学报:自然科学版》【年(卷),期】2014(50)5【摘要】南黄海辐射沙脊群的地貌演变机制是物理海洋和海洋地质学家们近30多年来争议较多的问题.本文设计了两个理想实验,模拟苏北潮流脊在理想地形下的发育过程.通过对比真实地形和两个理想地形下的模型结果,本文探讨了潮流脊的发育条件和古沙坝对沙脊群发育的影响以及沙脊群在理想状态下的演变过程.结果表明,(1)江苏近岸海域辐射状流场不依赖于辐射状地形,局部区域的地形差异不影响大范围的潮波系统和潮流特征;辐射沙脊群区域的辐射状潮流是潮汐与中国东部岸线的必然产物.(2)废黄河口海域不断受到侵蚀,等深线向后退,是辐射状沙脊群发育的重要泥沙来源之一.(3)潮致沉积和侵蚀对20m水深以下且未发育潮流脊的平坦地形影响微弱.【总页数】10页(P636-645)【关键词】理想实验;潮流脊;数值模型【作者】杜家笔;汪亚平【作者单位】Virginia Institute of Marine Science,College of William and Mary;南京大学地理与海洋科学学院【正文语种】中文【中图分类】P736.12【相关文献】1.GIS与遥感支持下的南黄海辐射沙脊群现代演变趋势分析 [J], 李海宇;王颖2.基于DEM的南黄海辐射沙脊群冲淤演变初步研究 [J], 高敏钦;徐亮;黎刚3.南黄海辐射沙脊群海域三维水动力数值模拟 [J], 林伟波;陈晓燕4.南黄海辐射沙脊群苦水洋海域沉积地层特征及其环境演变 [J], 王羽涵;殷勇;夏非;邹欣庆5.南黄海辐射沙脊群形成演变的动力地貌过程数值模拟 [J], 陈可锋;郑金海;陆培东;王艳红;张弛;王乃瑞因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第50卷 第5期2014年9月南京大学学报(自然科学)JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES)Vol.50,No.5Sept.,2014基金项目:国家重大科学研究计划(2013CB956502),海洋公益性行业科研专项经费(201005012,201005006),国家自然科学基金(40876031,41376044),国家高技术研究发展计划(2012AA091701)收稿日期:2014-06-10*通讯联系人,E-mail:ypwang@nju.edu.cnDOI:10.13232/j.cnki.jnju.2014.05.008高频地波雷达观测的南黄海辐射沙脊群夏季表层流场徐 粲1,汪亚平1*,高建华1,李 炎2,高 抒1,钟耀照2,张继才1,3,吴雄斌4,周 涛5(1.南京大学地理与海洋科学学院,南京,210093;2.福建省海陆界面生态环境重点实验室,厦门大学环境科学研究中心,厦门,361005;3.浙江大学海洋学院,舟山,316021;4.武汉大学电子信息学院空间物理系,武汉,430072;5.中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京,210003)摘 要:利用2011年7月的高频地波雷达观测与现场同步常规观测资料和卫星风场资料,分析南黄海辐射沙脊群夏季表层余流特征.结果表明,南黄海辐射沙脊群近岸海域的表层余流向海辐散,外围海域的夏季表层余流向北.南黄海辐射沙脊群近岸海域表层余流的辐散格局主要受潮波与沙脊群水下地形的相互作用影响,外围海域夏季的北向表层余流格局主要受风场的控制.高频地波雷达观测的余流场为南黄海西部夏季浒苔迁移和平面分布的解释提供了佐证.关键词:高频地波雷达,余 流,辐射沙脊群,北向流,浒 苔HF Radar detected summer surface current field over the radialsand ridge field in the southern Yellow SeaXu Can1,Wang Yaping1*,Gao Jianhua1,Li Yan2,Gao Shu1,Zhong Yaozhao2,Zhang Jicai 1,3,Wu Xiongbin4,Zhou Tao5(1.School of Geographic and Oceanographic Sciences,Nanjing University,Nanjing,210093,China;2.Fujian Provincial Key Laboratory for Coastal Ecology and Environmental Studies,Environmental ScienceResearch Center,Xiamen University,Xiamen,361005,China;3.Ocean College,Zhejiang University,Zhoushan,316021,China;4.Electronic Information Institute of Wuhan University,Wuhan,430072,China;5.The 724Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation,Nanjing,210003,China)Abstract:Surface current field over radial sand ridge field in the south Yellow Sea was analyzed based on the data col-lected by using the shore-based high frequency radar and the Acoustic Doppler Current Profiler(ADCP)in July 2011and the QSCAT wind data.In near-shore shallow water,the residual current was radially offshore;in far-shore deepwater,the residual current was northward.In far-shore deep water,the current pattern was mainly influenced by thewind,while in near-shore shallow water the current pattern was due to the influence of the interaction of underlying 第5期徐 粲等:高频地波雷达观测的南黄海辐射沙脊群夏季表层流场bathymetry and tide waves.The HF Radar survey is suitable for trends analysis of long-term current field.The resultsupports the hypothesis that the green algae enteromorpha prolifera came from Jiangsu coast and subsequently ex-panded to the southern Yellow Sea.Key words:high frequency radar,residual current,radial sand ridge field,northward current,enteromorpha prolifera 2008年夏季奥帆比赛前期青岛近海浒苔绿潮爆发,而后几年又连续爆发,经媒体反复报道后引起了广泛的社会关注.当地的海洋生物学者通过生物学调查和分子系统学的方法进行分析,认为黄海浒苔来自江苏沿岸水产养殖区[1~3]、江苏辐射沙洲[4,5]或是长江口水域[6~8].关于浒苔溯源方面的讨论,进一步引发了人们对江苏沿岸夏季流场的特别关注[6,9,10].Ye等[9]、唐启升等[11]、Liu等[1]、Xing等[12]和Ding等[13]利用卫星图像研究浒苔漂移路径,并结合风场和模拟流场,认为浒苔是在风场和流场的作用下由黄海南部向北部缓慢漂移,逐渐靠近山东半岛南岸附近海域.乔方利等[14]利用中国近海三维海浪-潮流-环流耦合数值模式,对风场和表层海流场共同作用下2008年夏季黄海浒苔的漂移路径进行研究后发现,青岛近海浒苔的上游海域是黄海西南部[11].虽然不同学者研究结论不太一致,但均认为浒苔来自江苏沿岸海域.然而,这些研究都缺失了将浒苔由江苏沿岸海域运移到北部的主要动力机制———江苏沿岸夏季表层北向流场结构的观测证据.江苏海岸线北起苏鲁交界的绣针河口,南至长江北口的启东咀[15],近岸海域包括海州湾、废黄河口、辐射沙脊群与长江北口外海域.南黄海辐射沙脊群地处南黄海西侧海域,在岸滩的外边缘分布着众多的辐射状沙脊和深槽,规模巨大,形态特殊,地质地貌复杂多变,动力环境相对复杂,在国内外都是少见的,历来备受众多学者的重视[16~20].余流指从实测海流中剔除周期性流以后的水体流动,对海水中悬浮物质和可溶性物质的输运、稀释及扩散等都起十分重要的作用.前人已对该海域余流做了大量研究,其方法主要有现场观测和数值模拟两种.根据温盐和漂流瓶观测成果,日本学者Uda M[21,22]在20世纪30年代指出黄海海槽两侧存在两支向南运移的沿岸流,普遍被人们所接受.1987年,赵保仁[23,24]指出夏季黄海沿岸流主要是一支沿黄海冷水团南下的强流.而更靠近海岸的40m以浅沿岸流结构目前还没有定论,由于缺乏长时间序列的海流观测资料,一般认为该处海流受黄海环流控制,为南向流[25~28].依靠直读式流速流向仪、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)等现场观测主力设备,江苏沿岸海域也多次组织了小规模的潮周期尺度现场观测.吴德安等[29]和陈冰[30]分别计算分析了现场观测的流速数据,均发现该处海水运动比较复杂,但余流的方向大致均为指向岸方向.李鹏和秦渭华[31]分析了在弶港附近海域ADCP观测的流速数据,发现其上层水体余流方向为西北向.刘志亮等[32]通过分析南黄海辐射沙脊群的北向流动和局地风场之间的关系,认为南黄海辐射沙脊群海域在夏季很有可能存在一支流向比较稳定的北向流.基于数值模型的南黄海流场研究成果比较丰富.Lee and Beardsley[18]模拟了黄海表层潮余流场,认为南黄海辐射沙脊群表层潮余流向北.汤毓祥和姚兰芳[33,34]利用二维数值模型模拟了南黄海潮流场,发现在苏北沿海弶港以南海域潮余流运动方向基本指向东北,在弶港以北至海州湾一带,余流似乎形成一顺时针方向运动.据林锡藩、刘光章[35]和Liu等[19]的研究,作为南黄海最显著的M2分潮,其夏季垂线平均潮余流在苏北沿岸是东北向的.Xing等[36,37]采用MIKE21数值模型在二维数值模拟过程中综合考虑了潮汐、风、波浪和径流因素,认为该海域夏、冬季的余流场分布特征基本相似,余流流向指向南或东南,在近岸受地形影响较大;杜家笔[38]采用Delft3D模型计算得到与Xing相似的结果.·306·南京大学学报(自然科学)第50卷高频地波雷达是基于电磁波的Bragg散射和多普勒频移原理探测表层海流[39],历经数十年的发展,因其大范围、全天候的连续观测能力已成为近岸海洋环境监测与动力学研究的重要手段[40,41].为了获取江苏沿岸夏季表层流场结构的观测证据,本文基于2011年夏季一个月高频地波雷达观测获取的南黄海辐射沙脊群表层海流观测资料、同步的海域现场观测以及卫星风场资料,计算并分析其表层余流场特征.1 数据与方法2011年7月3日—2011年8月5日在江苏海安北凌闸和如东太阳岛各布设一台OS081H数字化高频地波雷达系统(图1),矢量流数据采样间隔为10min,空间分辨率为0.01°,数据质量已得到了分析和验证[42,43].受天气、潮滩露干[44]、雷达设备和无线电环境等条件影响,雷达的观测数据在时间上并不一定连续,在空间上也不都完整[45].在高频地波雷达观测期间,在雷达覆盖区内设置了S1~S6和S10~S12共9个现场同步观测站位(图1与表1),进行25h全潮水文观测,采用船载式ADCP测量流速和流向.雷达所反演的海面流速表征d=λ/8π深度处(本文λ=26.80m,d≈1.07m)的流速[42,46].实际观测时,ADCP传感器探头具有一定的入水深度,而且探头前方存在观测盲区,所以观测的第一层一般位于海面下(1.30±0.50)m深度处,用这一层的流速与地波雷达的观测结果进行比对.图1 (a)研究区地理区位及(b)观测站位、高频地波雷达扇区示意图Fig.1 (a)Location map of study(b)observation stations表1 ADCP同步观测站位信息Table 1 The ADCP observation stations and observed characteristic values站位观测时间*ADCP最上层流速的水深(m)ADCP垂线平均余流(m·s-1)**ADCP最上层余流(m·s-1)**地波雷达表层余流(m·s-1)**S1 7日20:00-8日21:00 1.90 0.23(211)0.32(202)0.06(233)S2 7日22:00-8日23:00 0.99 0.22(235)0.31(237)0.15(104)S3 7日21:30-8日22:30 1.83 0.17(232)0.27(230)0.14(104)S4 9日11:30-10日13:00 0.98 0.09(76)0.10(56)0.07(90)S5 9日9:00-10日10:00 1.90 0.03(249)0.05(313)0.10(306)S6 9日9:00-10日10:00 1.71 0.02(8)0.05(22)0.04(304)S10 15日19:30-16日21:00 1.11 0.14(211)0.26(215)0.16(350)S11 15日18:30-16日20:30 1.89 0.13(53)0.13(60)0.05(25)S12 15日18:00-16日19:30 1.69 0.06(110)0.09(145)0.06(48) *:观测均在2011年7月进行;**:括号内数值表示矢量方向,单位为(°),0°指向正北方向·406· 第5期徐 粲等:高频地波雷达观测的南黄海辐射沙脊群夏季表层流场 文中风场引用的是NASA提供的Quik-SCAT的L3级,距海面10m高处,时间分辨率为1天,空间分辨率为0.25°×0.25°的网格化数据.选取研究区域及其外围的数据进行相应的时间平均处理,得到研究月的逐周风场和月平均风场.余流是海流u在一个或多个潮周期内的时间平均值,对于地波雷达和ADCP观测的表层海流,表层余流的计算方法是:<u>=1nT∫nT0udt(1)式中尖括号表示n个潮周期内的时间平均;T表示潮周期,由于本海区为正规半日潮类型[47],因此取12.50h.对于ADCP观测的剖面海流,得到的是垂线平均余流:<珔u>=1nT∫nT01h∫h0ud()z dt(2)式中上划线表示垂线平均,h为水深.2 结果与分析2.1 地波雷达和ADCP观测结果对比 对地波雷达观测结果影响最大的是海底地形因素.南黄海辐射沙脊群分布着大大小小70多条沙脊,其间有众多的潮流通道[15],动力环境极为复杂,而且浅水海域高频地波雷达反演海表流速的误差远大于深水区域,在以往,浅滩等近岸浅水海域通常为商用高频地波雷达系统缺省设置为海面流场探测盲区[42,43],地波雷达和AD-CP观测结果对比实验,有助于判断高频地波雷达观测数据在近岸浅滩的适用情况.在ADCP现场同步观测站位中(表1)选择观测最上层水深与地波雷达观测水层深度(由前述已知d≈1.07m)最接近的S2、S4和S10站,对比这三个站位地波雷达和ADCP观测的流速时间序列以及同步的水位变化(图2).地波雷达和ADCP观测的流速序列在流向上存在一定差异,S10站涨潮期间地波雷达观测的流速偏小,但是总的来看,两者结果较一致,地波雷达观测的表层流场可用于该区域趋势性上的研究分析.图2 (a)S2站、(b)S4站和(c)S10站地波雷达和ADCP观测的表层流速时间序列对比Fig.2 Comparison of time-series of surface current velocityvectors collected by HF Radar and ADCP(a,b and c)表1列出了分别由ADCP和地波雷达系统同步观测得到的S1~S6和S10~S12共9个站位的余流.ADCP观测的最上层余流大于垂线平均余流,方向上也存在一定的差异,基本符合Ekman[48]和Stommel[49]的海洋表层风生海流理论.对比地波雷达观测表层余流与AD-CP观测最上层余流,地波雷达观测的余流值总体偏小(偏移0.08m·s-1,标准差0.09m·s-1);但是,ADCP观测最上层余流方向比地波雷达观测表层余流方向相对右旋(角度偏转31°,标准差为83°),符合上述海洋表层风生海流理论中的Ekman螺旋特征.地波雷达表层余流观测水层多位于ADCP最上层余流观测水层之上,更适于研究推动浒苔等表层漂浮物漂移的近表层流场趋势.·506·南京大学学报(自然科学)第50卷2.2 地波雷达观测的月平均表层余流场 图3和图4分别为2011年7月3日~2011年8月5日南黄海辐射沙脊群月平均表层余流场和风场.以月为积分时间尺度的余流计算可滤除两个大小潮周期的影响,更能反映真实的夏季表层余流场.由图3可见,在南黄海辐射沙脊群近岸,表层余流场由陆向海呈辐散状分布,与辐射沙脊群潮流通道的地形分布一致,余流量值较小;而离岸较远、水深较大的外围海域表层余流均指向偏北方向,相对于风场(图4)不同程度向右偏转,余流量值较大.显然,2011年夏季的南黄海辐射沙脊群月平均表层余流场,可以将浒苔一类漂浮物质从辐射沙脊群核心的近岸海域送到远岸海域,加入外围的江苏沿岸夏季表层北向流场,向黄海中部迁移,与运用卫星图像序列[1,9,13]和海浪-潮流-环流耦合数值模式[14]所揭示的浒苔漂移路径基本符合.图3 地波雷达观测的月平均表层余流场Fig.3 The monthly average surface residual current field红框内区域为地波雷达观测区域图4 2011年7月3日~2011年8月5日平均风场Fig.4 The monthly average wind field(July-August,2011)3 讨 论根据空间分布结构特征,图5所表述的南黄海辐射沙脊群夏季表层余流场格局受到水下地形和海面风场的共同影响,近岸浅水海域表现出更多的水下地形特征,远岸深水海域表现出更多的风生流特征.为了判断其影响机制,将2011年7月3日—2011年8月5日的时间序列分为4个周尺度的统计时段,即两个大潮—小潮时段和小潮-大潮时段,分别统计各时段地波雷达观测平均表层余流场(图5)和卫星观测平均海面风场(图6).3.1 潮余流的影响 苏北沿岸入海径流较小,对余流格局影响较小;受到潮波与水下地形相互作用的明显影响,近岸海域的余流基本沿辐射沙脊群潮流通道向海流动(表1).图5给出了2011年7月各时段平均表层余流场,近岸余流较小,一般为0.20m·s-1左右,部分区域小于0.10m·s-1;离岸越远,余流越大.对比近岸海域各时段余流场,2011年7月两个大潮—小潮时段(图5a/5c)的平均表层余流场量值小且流向多变;2011年7月两个小潮—大潮时段(图5b/5d)的平均表层余流场量值稳定,流向格局接近月平均表层余流场,由陆向海呈辐散状分布,与辐射沙脊群潮流通道地形分布基本一致.显然,小潮—大潮时段的平均表层余流场对沿潮流通道地形向外围海域辐散的近岸海域月平均表层余流场具有明显影响.近岸浅滩的平均水位变化是入射潮波的函数.从外海进入潮波在浅滩前缘激烈变形,局域出现集中耗散或减水,接着在近岸浅滩出现增水[50].大潮—小潮—大潮的周期循环导致近岸浅滩水位和余流场也周期变化,周期约为两周[51].小潮—大潮时段是入射潮波能量递增阶段,水体以Stokes漂流形式向近岸海域集聚,近岸浅滩出现明显的净增水,结果近岸浅滩与浅滩前缘的平均水位梯度加大,强化了沿辐射沙脊群潮流通道地形向外围海域辐散的近岸海域表层潮余流场.大潮—小潮时段是入射潮波能量递减阶段,水体以Stokes漂流形式向外围海域辐散,近岸浅滩与浅滩前缘之间的平均水位梯度降低,近岸海域表层潮余流场相应弱化.·606· 第5期徐 粲等:高频地波雷达观测的南黄海辐射沙脊群夏季表层流场图5 地波雷达观测的周平均表层余流场Fig.5 The weekly average surface residual current field红框内区域为地波雷达观测区域图6 周平均风场Fig.6 The weekly average wind field·706·南京大学学报(自然科学)第50卷3.2 风场的影响 南黄海辐射沙脊群海域夏季主要受东亚季风影响,盛行南到东南风[52].南黄海辐射沙脊群外围海域与长江口相邻,长江河口入海径流量很大,低密度的河口羽流在海面风场的作用下摆荡,对余流格局影响较大.图6给出的2011年7月各时段平均风场.2011年7月第1个大潮—小潮时段(图6a)和第2个小潮—大潮时段(图6d)的风场结构相近,均由外围海域的南风逐渐过渡到近岸海域的东南风,但第2个小潮-大潮时段的风速较大.与其对应,两个时段的外围海域均出现一股由长江口(启东咀)北上或往北北西方向的余流通道,其中第2个小潮—大潮时段(图5d)的流速和流幅均明显增强,表层流场的方向相对风向存在一定角度的右偏,这种右偏是科氏力造成的,符合Ekman[48]和Stommel[49]的海洋表层风生海流理论.2011年7月第1个小潮—大潮时段(图6b)和第2个大潮—小潮时段(图6c)的风场结构相近,外围海域风向东南,近岸海域风向转东东南风.与其对应,两个时段的外围海域余流虽也存在北向分量,但流速与流路稳定性均弱于其他两个时段.夏季的长江河口羽流在东亚季风作用下北向延伸,并伴随着东向的Ekman漂移,其西侧近岸海域成为离岸流发育的减水区.该效应又进一步强化了沿潮流通道地形向外围海域辐散的近岸海域潮余流场.由此可知,南黄海辐射沙脊群近岸海域表层余流的辐散格局主要受潮波与沙脊群水下地形的相互作用影响,南黄海辐射沙脊群外围海域夏季的北向表层余流格局主要受风场的控制.南风盛行的小潮—大潮阶段是将南黄海辐射沙脊群近岸海域漂浮物带到北部沿岸海域的最佳窗口.4 结 论本文利用北凌闸—太阳岛高频地波雷达系统连续一个多月的观测资料和卫星风场资料分析了南黄海辐射沙脊群海域夏季表层海流,并与ADCP观测结果进行比测分析.南黄海辐射沙脊群近岸海域表层余流由陆向海辐散,与辐射沙脊群潮流通道水下地形分布相适应.受夏季盛行风场影响,南黄海辐射沙脊群外围海域出现北向表层余流控制格局.江苏沿岸夏季表层余流场有利于将浒苔一类漂浮物质由江苏沿岸海域运移到北部沿岸海域.致 谢 感谢江苏省海安县海洋与渔业局、中洋集团海安特种水产养殖基地、大丰港务局、如东沿海经济开发区管理委员会等单位对联合观测试验的现场支持,武汉大学、厦门大学、中国船舶重工集团公司第七二四研究所、中南鹏力公司和南京大学参加南黄海辐射沙脊群高频地波雷达联合观测试验月的老师、学生和技术人员们的支持.References[1] Liu D,Keesing J K,Xing Q,et al.World’s largestmacroalgal bloom caused by expansion of seaweedaquaculture in China.Marine pollution bulletin,2009,58(6):888~895.[2]Liu D,Keesing J K,Dong Z,et al.Recurrence ofthe world’s largest green-tide in 2009in YellowSea,China:Porphyra yezoensis aquaculture raftsconfirmed as nursery for macroalgal blooms.Ma-rine Pollution Bulletin,2010,60(9):1423~1432.[3]Pang S J,Liu F,Shan T F,et al.Tracking the al-gal origin of the Ulva bloom in the Yellow Sea bya combination of molecular,morphological andphysiological analyses.Marine Environmental Re-search,2010,69(4):207~215.[4]Liu F,Pang S J,Zhao X B,et al.Quantitative,molecular and growth analyses of Ulva micro-scopic propagules in the coastal sediment of Jian-gsu province where green tides initially occurred.Marine Environmental Research,2012,74:56~63.[5]刘 峰,逄少军,单体锋等.一种新的海水中石莼属海藻显微阶段个体数定量方法及在黄海绿潮爆发过程中的应用.科学通报,2010(6):468~473.[6]Hu C.A novel ocean color index to detect floating·806· 第5期徐 粲等:高频地波雷达观测的南黄海辐射沙脊群夏季表层流场algae in the global oceans.Remote Sensing of En-vironment,2009,113(10):2118~2129.[7]Hu C,Li D,Chen C,et al.On the recurrent Ulvaprolifera blooms in the Yellow Sea and EastChina Sea.Journal of Geophysical Research:O-ceans,2010,115(C5):C5017.[8]徐兆礼,叶属峰,徐 韧.2008年中国浒苔灾害成因条件和过程推测.水产学报,2009(3):430~437.[9]Ye N H,Zhuang Z M,Jin X S,et al.China is onthe track tackling Enteromorpha spp.forminggreen tide.Nature Precedings,http://hdl.han-dle.net/10101/npre.2008.2352.1,2008-10-2.[10]乔方利,马德毅,朱明远等.2008年黄海浒苔爆发的基本状况与科学应对措施.海洋科学进展,2008(3):409~410.[11]唐启升,张晓雯,叶乃好等.绿潮研究现状与问题.中国科学基金,2010(1):5~9.[12]Xing Q,Loisel H,Schmitt F,et al.Detection ofthe green tide at the Yellow Sea and tracking itswindforced drifting by remote sensing.Geophysi-cal Research Abstracts,2009,11:577.[13]Ding L,Fei X,Lu Q,et al.The possibility anal-ysis of habitats,origin and reappearance ofbloom green alga(Enteromorpha prolifera)oninshore of western Yellow Sea.Chinese Journalof Oceanology and Limnology,2009,27(3):421~424.[14]乔方利,王关锁,吕新刚等.2008与2010年黄海浒苔漂移输运特征对比.科学通报,2011(18):1470~1476.[15]任美锷.江苏省海岸带和海涂资源综合调查报告.北京:海洋出版社,1986,164.[16]Wang Y,Zhang Y Z,Zou X Q,et al.The sandridge field of the South Yellow Sea:Origin by riv-er-sea interaction.Marine Geology,2012,291-294:132~146.[17]张光威.南黄海陆架沙脊的形成与演变.海洋地质与第四纪地质,1991(2):25~35.[18]Lee S,Beardsley R C.Influence of stratificationon residual tidal currents in the Yellow Sea.Jour-nal of Geophysical Research:Oceans,1999,104(C7):15679~15701.[19]Liu G,Wang H,Sun S,et al.Numerical study onthe velocity structure around tidal fronts in theYellow Sea.Advances in Atmospheric Sciences,2003,20(3):453~460.[20]Zhu Y,Chang R.On the relationships betweenthe radial tidal current field and the radial sandridges in the southern Yellow Sea:A numericalsimulation.GeoMarine Letters,2001,21(2):59~65.[21]Uda M.The results of simultaneous oceanograph-ical investigations in the Japan Sea and its adja-cent waters in May and June,1932.Journal of theImperial Fisheries Experiment Station,1934,57~190.[22]Uda M.Results of simultaneous oceanographicinvestigations in the Japan Sea and its adjacentwaters during October and November,1933.Jour-nal of the Imperial Fisheries Experiment Station,1936,7:91~151.[23]赵保仁.南黄海西部的陆架锋及冷水团锋区环流结构的初步研究.海洋与湖沼,1987(3):218~226.[24]赵保仁,胡敦欣,熊庆成.秋末南黄海的透光度及其与环流的关系.海洋科学集刊,1986,27:97~105.[25]E.Naimie C,Ann Blain C,R.Lynch D.Seasonalmean circulation in the Yellow Sea—a model-gen-erated climatology.Continental Shelf Research,2001,21(6-7):667~695.[26]林 葵,汤毓祥,郭炳火.黄海、东海表、上层实测流分析.海洋学报(中文版),2002(2):9~19.[27]郭炳火.中国近海及邻近海域海洋环境.北京:海洋出版社,2004:32~101.[28]Zheng Q,Fang G,Song Y T.Introduction to spe-cial section:Dynamics and Circulation of theYellow,East,and South China Seas.Journal ofGeophysical Research-Oceans,2006,111(C11):C11S.[29]吴德安,张忍顺,沈永明.江苏辐射沙洲水道垂线平均余流的计算与分析.海洋与湖沼,2007,38(4):289~295.[30]陈 冰.苏北岸外辐射沙洲海域潮汐余流分析.海洋地质前沿,2012(6):15~19.[31]李 鹏,秦渭华.南黄海辐射沙洲海域夏季潮流·906·南京大学学报(自然科学)第50卷特征.上海国土资源,2012(4):34~38.[32]刘志亮,胡敦欣.黄海夏季近岸海区环流的初步分析及其与风速的关系.海洋学报(中文版),2009(2):1~7.[33]汤毓祥,姚兰芳.南黄海潮流和潮余流的数值计算.海洋湖沼通报,1989(2):1~7.[34]Yuxiang T.Numerical modelling of the tide-in-duced residual current in the East China Sea.Pro-gress in Oceanography,1988,21(3):417~429.[35]林锡藩,刘光章.黄海西侧沿岸水及其沿岸流的初步探讨.海洋研究,1979(3):43~54.[36]Xing F,Wang Y P,Wang H V.Tidal hydrody-namics and fine-grained sediment transport on theradial sand ridge system in the southern YellowSea.Marine Geology,2012,291-294:192~210.[37]邢 飞.南黄海辐射沙脊群海域水动力与悬沙输运过程.硕士学位论文.南京:南京大学,2010.[38]杜家笔.南黄海辐射沙脊群沉积物输运与地貌演变.硕士学位论文.南京:南京大学,2012.[39]Barrick D E,Evans M W,Weber B L.Ocean sur-face currents mapped by radar.Science,1977,198(4313):138~144.[40]Rosenfeld L K.Remotely sensed surface currentsin Monterey Bay from shore-based HF radar(CO-DAR).Journal of Geophysical Research,1996,101:20669~20686.[41]Bjorkstedt E,Roughgarden J.Larval transportand coastal upwelling:An application of HF radarin ecological research.Oceanography,1997,10:64~67.[42]钟耀照,李 炎,吴雄斌等.苏北浅滩波浪传播速度的高频地波雷达探测.科学通报,2014,59(4-5):412~418.[43]钟耀照.苏北浅滩波浪传播速度和流速的高频地波雷达探测.硕士学位论文.厦门:厦门大学,2013.[44]王 颖,朱大奎,周旅复等.南黄海辐射沙脊群沉积特点及其演变.中国科学(D辑:地球科学),1998,28(5):385~393.[45]朱大勇,李 立,李 炎等.台湾海峡西南部表层海流季节变化的地波雷达观测.科学通报,2008(11):1339~1344.[46]Stewart R H,Joy J W.HF radio measurements ofsurface currents.Deep Sea Research and Oceano-graphic Abstracts,1974,21(12):1039~1049.[47]王 颖.黄海陆架辐射沙脊群.北京:中国环境科学出版社,2002,20~24.[48]Ekman V W.On the influence of the Earth’s rota-tion on ocean currents.Arkiv for Matematik,As-tronomi,och Fysik,1905,2:1~53.[49]Stommel H.The western intensification of wind-driven ocean currents.Transactions,AmericanGeophysical Union,1948,29(2):202~206.[50]Stokes G G.On the theory of oscillatory waves.Transactions of the Gambrige Philosophical Soci-ety,1847(8):441~455.[51]Huthnance J M.On mass transports generated bytides and long waves.Journal of Fluid Mechanics,1981,102(1):367~387.[52]乔方利.中国区域海洋学-物理海洋学.北京:海洋出版社,2012,296.·016·。