风和密度梯度对渤海跨等深线水交换影响的研究
牟丽颖
Subtype硕士
Thesis Advisor毛淼华
2022-05-09
Training institution中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Grantor中国科学院烟台海岸带研究所
Place of Conferral中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Name工学硕士
Degree Discipline环境科学
Keyword数值模型 水交换 渤海 FVCOM 粒子输运
Abstract水交换在海水自净体系中扮演着重要的角色,它既可以改变水体性质,也影响着生物的迁移和污染物的扩散和聚集。在频繁人类活动的影响下,半封闭的渤海承受着巨大的生态环境压力,渤海周边地区经济的可持续发展也受到了严重制约。因此,为了海洋生态的保护和经济的发展,研究渤海水交换过程及驱动机制有着重要意义。本文通过数值模拟方法研究了渤海水交换特点,基于FVCOM水动力模型的模拟结果,创新性地从跨等深线水体输运的角度揭示了渤海非结冰期近海跨10 m等深线和远海跨20 m等深线水交换的特点,阐明了风和密度梯度对渤海跨等深线水交换的影响。河流是陆源污染物的主要排放源之一。基于渤海水动力模型应用了拉格朗日粒子追踪模型,进一步研究了来自河流的粒子在渤海范围内的输运过程及驱动机制,为渤海近海污染治理提供参考。本文主要研究结论如下: (1)渤海跨等深线水交换在夏季最强,秋季最弱,呈现出上层离岸、下层向岸的输运特征,而莱州湾夏季跨20 m等深线水交换呈现出四层结构,即表层离岸、底层向岸,次表层和中层分别为微弱的向岸和离岸输运。渤海海湾内部跨10 m等深线水交换最慢。最强的跨10 m等深线水交换出现在莱州湾,最弱的出现在渤海湾;而最强的跨20 m等深线水交换出现在渤海湾,最弱的在莱州湾。莱州湾的跨等深线水交换年际变化最为明显,而渤海湾和辽东湾的跨等深线水交换年际变化不明显。 (2)风通过wind-induced advection促进或抑制渤海上层跨10 m等深线水体输运,且wind-induced advection驱动的水体输运与风致混合的作用可以相互抵消。春夏季,风致混合减小了斜压压力梯度力,风抑制了渤海跨20 m等深线5-10 m的强离岸输运。秋季强风产生的沿等深线方向的风驱动流对渤海跨20 m等深线水交换的影响有限。 春夏季,水平温度梯度诱导的密度流增强了渤海湾和辽东湾的跨等深线水体输运,黄河冲淡水引起的水平盐度梯度诱导的密度流加速了莱州湾的跨等深线水交换。莱州湾夏季跨20 m等深线水交换的四层结构由风和密度梯度的共同影响产生。秋季,由于温度梯度和盐度梯度引起的水体输运相互抵消,密度梯度对渤海跨等深线水交换的影响不大。 (3)渤海中来自河流的粒子夏季输运能力更强,且表层粒子较底层粒子输运距离更长、影响范围更大。黄河、海河、辽河和滦河粒子的主要影响区域分别为黄河口北部及莱州湾中西部、渤海湾西北部、渤海西海岸及中部盆地和辽东湾北部。来自河流的粒子在渤海中的输运与风向密切相关。河流扩大了河流粒子的影响面积。无潮时河流粒子的输运不同月之间由明显差异。
Pages83
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.yic.ac.cn/handle/133337/30827
Collection中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室
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GB/T 7714
牟丽颖. 风和密度梯度对渤海跨等深线水交换影响的研究[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所. 中国科学院烟台海岸带研究所,2022.
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