长江口三维流场模式垂向坐标研究及低盐水团动力机制分析

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长江是中国第一大河,入海后以冲淡水形式向外海扩展,对邻近的东海、黄海水文特征产生巨大影响。本文使用POMgcs与POM-σ-z模式对长江口及其邻近海域的流场与盐度展开数值模拟研究,并进一步探讨了长江口附近典型的盐度分布现象——低盐水团的动力机制。为了研究不同垂向坐标对流场与盐度模拟的效果,本文将一种新的垂向坐标,即双曲函数σ分层与等z面分层充分混合的随底坐标(A坐标),引入POMgcs模式。使用A坐标与POMgcs模式原有的三种垂向坐标(z坐标、s坐标、σ坐标),对2000年8月长江口附近盐度进行了模拟,并将模拟结果与观测资料、POM-σ-z模式模拟结果进行了对比,发现使用z坐标模拟的效果最差,其他三种坐标模拟结果无明显差异,综合模拟效果A坐标最优,但POMgcs模式模拟性能明显不如POM-σ-z 模式。长江冲淡水入海后主要以羽状形态向外海扩展,在某些年份也存在脱离冲淡水主体的低盐水团现象。观测分析表明,2006年8月在长江口门附近出现了脱离冲淡水主体分离的低盐水团。本文使用POM-σ-z三维流场模式数值模拟分析了风、天文潮、斜压效应、上升流等动力因子对2006年8月低盐水团分离的影响,并重点讨论了低盐水团演变过程中上升流的变化及其机理,结果表明:(1)风对低盐水团的分离具有关键作用,风及其产生的北向Euler余流对冲淡水的顶托与切割,有利于低盐水团的形成;(2)上升流将海洋下部高盐水携带至表层,在垂向上切割低盐水舌,有利于低盐水团的形成与维持;(3)低盐水团演变过程中的上升流是风与天文潮综合作用造成的结果,二者对上升流的作用时间不同,长江口及江苏沿岸上升流由风产生,30 m等深线处的上升流主要受天文潮影响,此处由东向西逐渐抬升的海底也为Euler余流的爬升提供了地形条件。
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