物理海洋學專業(yè)畢業(yè)論文精品論文長江羽流混合與擴散過程和南海海平面低頻變化研究關鍵詞長江羽流低頻變化海洋模式數(shù)值模擬海平面異常物理機制摘要淡水羽RIVERPLUME是淡水從河口入海自然生成的物理現(xiàn)象，研究淡水羽的運動規(guī)律和動力機制對于河口附近的泥沙輸運與淤積和生態(tài)環(huán)境的變化趨勢具有重要的理論意義和實用價值。淡水從河口入海生成的淡水羽在運動過程中不僅伴隨著鹽度、溫度的水平擴散，因水文環(huán)境和海面風的影響，還會產(chǎn)生垂直方向的混合。由于與外海水在鹽度、溫度及懸浮沉積物濃度差別較大，羽流水會形成性質相近的水團，在水團的交界處形成鋒面。影響淡水羽的擴散和混合過程的動力因素具有多樣性和多變性的特點。羽流區(qū)既受河流徑流量變化的影響，如徑流的洪、中、枯季的季節(jié)變化；又受海洋的動力特征的影響，如潮汐的漲落，大、中、小潮的變化，而且還受風場和陸架環(huán)流的影響。這些因素的共同作用使得河口陸架區(qū)的動力過程變得異常復雜，許多羽流區(qū)實際上不可能達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，因為它們有許多因素在這里相互作用。世界上沒有兩個河口陸架羽流系統(tǒng)是相似的，以致人們不知道一些觀察到的現(xiàn)象是河口羽流的普遍現(xiàn)象還是個別現(xiàn)象。因此，科學界對羽流動力學的研究一直是方興未艾。本文從最新發(fā)展的區(qū)域海洋模式ROMS出發(fā)，通過歷史資料的診斷分析和模式模擬之間的相互印證，建立了適用于中國近海的高分辨率海洋動力模式。由科學問題出發(fā)設計模式實驗，主要對認識相對薄弱的潮汐和風影響長江羽流擴散和混合過程的物理機制進行了探討，揭示了潮流混合影響羽流凸起區(qū)和浮力沿岸流的物理機制；還發(fā)現(xiàn)潮汐混合會對沿岸流的淡水輸送和體積輸送產(chǎn)生深遠影響，并對此進行了理論探討；潮汐和風相互作用的漲落潮周期不對稱會形成沿岸羽流厚度的半日周期變化，這是對潮汐應變理論的有益補充。潮流一方面可以調制河口向外的淡水輸送，另一方面可以產(chǎn)生湍能混合減小羽流水和陸架水之間的密度差異。研究發(fā)現(xiàn)潮流引起的湍能混合變化在大小潮周期上變化顯著，小潮向大潮轉化時，潮流增大、混合增強；逐漸增強的湍流混合使小潮時形成的海水層化在近岸區(qū)域被均勻混合，低鹽羽流水團會從河口羽流凸起區(qū)BULGE脫落，該過程周期性發(fā)生，這為觀測到的長江低鹽羽流水的脫落提供了另外一種可能的解釋。此外，潮汐會對沿岸羽流動力學產(chǎn)生重要影響無潮汐混合存在時，浮力沿岸流呈表層局限型，它和底邊界無相互作用；考慮潮汐影響后，潮汐混合產(chǎn)生強的垂向動量輸送，下溯的沿陸架流可以達到較深的深度，進而在底邊界形成EKMAN層，底邊界EKMAN層的離岸輸運將驅動鹽度鋒向外海發(fā)展。因此，潮汐作用使得長江口沿岸淡水羽流從近貼岸界的表層局限型向離岸較遠的底部輸運型轉變。更為重要的是，潮汐混合減弱了羽流水和外海水的密度差異，擴展了沿岸流的寬度和深度，潮汐作用改變了沿岸流的淡水輸送量以及駐留在羽流凸起區(qū)的淡水量。沒有潮汐影響時，只有約35的淡水進入沿岸流向下游輸送，這意味著有更多的淡水駐留在羽流凸起區(qū)并向上游擴散；有潮汐影響時，約80的淡水進入沿岸流區(qū)，潮汐羽流也趨于穩(wěn)定。上升流風使得淡水羽向東北方向擴散，由于風生混合的影響，淡水羽鹽度在擴散過程中逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn)在沒有潮汐強迫時，沿岸淡水羽流以近似定常厚度向外海擴散。有潮汐時，潮汐和風場的相互作用，會產(chǎn)生流場結構的漲落潮不對稱。上升流風和潮汐的相互作用在漲潮時會在鹽度鋒向岸一側形成輻聚區(qū)，使得鹽度鋒有加深的趨勢；落潮時鋒區(qū)內EKMAN平流和潮流同方向，鹽度鋒厚度變淺。上升流風和潮汐漲落潮周期的不對稱使得羽流厚度存在半日周期變化。下降流風時使羽流局限在較窄的范圍內并使羽流厚度增加。本文還初步討論了夏季臺灣暖流和季風對長江羽流擴散的影響，模式模擬表明無季風存在時，長江羽流處于斜壓不穩(wěn)定狀態(tài)，會形成一系列氣旋與反氣旋渦；反氣旋渦旋可以從河口區(qū)和沿岸流區(qū)脫落并且向東北方向擴散，間歇性發(fā)展的南風可以促進脫落的低鹽羽流水的擴散。夏季風的強迫對羽流擴散過程的影響更為明顯，夏季風的存在減弱了鹽度鋒的斜壓不穩(wěn)定特性，羽流水在南風強迫下主要向東北方向擴散進入日本海。以上研究成果主要揭示了潮流、風和陸架環(huán)流對長江羽流混合及擴散過程的影響機理，為認識海洋觀測結果提供了一定的理論依據(jù)。南海海面溫度SST的變化和ENSO變化密切相關，普遍認為ENSO對南海SST的影響主要是通過大氣環(huán)流中的“大氣橋”。人們早已對南海SST的變化規(guī)律展開了廣泛而深入的研究。相比之下，對南海海平面變化的研究還比較少，現(xiàn)有的研究也多集中在季節(jié)尺度，關于南海海平面年際變化的認識仍非常有限，對于其年際變化的動力學認識更加匱乏。這主要是由于海平面變化不像SST一樣更直接受到ENSO的影響，多種動力學過程如海氣相互作用、熱通量變化、水循環(huán)、降水過程等都會影響海平面的時空演變。前人的研究表明SST在ENSO成熟期間和之后會有異常升高，但是SST主要反映的是海表面的熱力學過程，關于深層水體在ENSO期間如何變化還需要進一步探討，以其提高人們對熱容海平面和衛(wèi)星觀測實際海平面的認識。本文結合南海海域已有的遙感、常規(guī)觀測和同化模式資料，包括溫度、海平面、海流、降水，建立了各環(huán)境要素的相對完備的長時間序列，應用多種統(tǒng)計學方法例如EOF、小波分析等分析了各環(huán)境要素的低頻變異特征和相互關系。并從多個角度對南海年際變化的物理機制進行了探討，揭示了不同物理過程如熱容量、風應力、降水、水循環(huán)及環(huán)流變化對海平面變化的貢獻。研究發(fā)現(xiàn)1南海觀測海平面和熱容海平面均有明顯的年際變化特征。南海海平面在ELNINO年時異常升高，在LANINA年時異常下降。觀測海平面和熱容海平面無論在振幅上還是在位相上都有明顯的差別，二者之差的年振幅比南海海平面振幅本身的變化還要大，達到63MM，最大值發(fā)生在12月份，表明南海和大氣、陸地和周邊海區(qū)之間有明顯的水交換。2南海SST和海平面對ENSO的響應幾乎完全相反，ELNINO成熟期過后4個月，海平面達到其最大負異常，但滯后5個月時，SST達到其最大正異常，這個結果和人們的直觀認識不同。分析表明SST只表征了上表層的海溫特征，而海平面變化和整個水體的熱膨脹有關，南海熱容海平面主要由南海中下層水體的海溫變化控制。3海平面在ELNINO發(fā)展階段的異常降低主要由于南海和周邊海區(qū)的水交換和異常的EKMAN抽吸造成，異常增強的冷平流和EKMAN抽吸一起，使南海熱容量降低，南海熱容海平面冷卻下降。ELNINO年時異常減弱的對流活動會減少云量進而減少降水速率。異常的降水速率會對海平面的持續(xù)降低產(chǎn)生重要影響，可能會造成ELNINO年時海平面異常下降約60MM。正文內容淡水羽RIVERPLUME是淡水從河口入海自然生成的物理現(xiàn)象，研究淡水羽的運動規(guī)律和動力機制對于河口附近的泥沙輸運與淤積和生態(tài)環(huán)境的變化趨勢具有重要的理論意義和實用價值。淡水從河口入海生成的淡水羽在運動過程中不僅伴隨著鹽度、溫度的水平擴散，因水文環(huán)境和海面風的影響，還會產(chǎn)生垂直方向的混合。由于與外海水在鹽度、溫度及懸浮沉積物濃度差別較大，羽流水會形成性質相近的水團，在水團的交界處形成鋒面。影響淡水羽的擴散和混合過程的動力因素具有多樣性和多變性的特點。羽流區(qū)既受河流徑流量變化的影響，如徑流的洪、中、枯季的季節(jié)變化；又受海洋的動力特征的影響，如潮汐的漲落，大、中、小潮的變化，而且還受風場和陸架環(huán)流的影響。這些因素的共同作用使得河口陸架區(qū)的動力過程變得異常復雜，許多羽流區(qū)實際上不可能達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，因為它們有許多因素在這里相互作用。世界上沒有兩個河口陸架羽流系統(tǒng)是相似的，以致人們不知道一些觀察到的現(xiàn)象是河口羽流的普遍現(xiàn)象還是個別現(xiàn)象。因此，科學界對羽流動力學的研究一直是方興未艾。本文從最新發(fā)展的區(qū)域海洋模式ROMS出發(fā)，通過歷史資料的診斷分析和模式模擬之間的相互印證，建立了適用于中國近海的高分辨率海洋動力模式。由科學問題出發(fā)設計模式實驗，主要對認識相對薄弱的潮汐和風影響長江羽流擴散和混合過程的物理機制進行了探討，揭示了潮流混合影響羽流凸起區(qū)和浮力沿岸流的物理機制；還發(fā)現(xiàn)潮汐混合會對沿岸流的淡水輸送和體積輸送產(chǎn)生深遠影響，并對此進行了理論探討；潮汐和風相互作用的漲落潮周期不對稱會形成沿岸羽流厚度的半日周期變化，這是對潮汐應變理論的有益補充。潮流一方面可以調制河口向外的淡水輸送，另一方面可以產(chǎn)生湍能混合減小羽流水和陸架水之間的密度差異。研究發(fā)現(xiàn)潮流引起的湍能混合變化在大小潮周期上變化顯著，小潮向大潮轉化時，潮流增大、混合增強；逐漸增強的湍流混合使小潮時形成的海水層化在近岸區(qū)域被均勻混合，低鹽羽流水團會從河口羽流凸起區(qū)BULGE脫落，該過程周期性發(fā)生，這為觀測到的長江低鹽羽流水的脫落提供了另外一種可能的解釋。此外，潮汐會對沿岸羽流動力學產(chǎn)生重要影響無潮汐混合存在時，浮力沿岸流呈表層局限型，它和底邊界無相互作用；考慮潮汐影響后，潮汐混合產(chǎn)生強的垂向動量輸送，下溯的沿陸架流可以達到較深的深度，進而在底邊界形成EKMAN層，底邊界EKMAN層的離岸輸運將驅動鹽度鋒向外海發(fā)展。因此，潮汐作用使得長江口沿岸淡水羽流從近貼岸界的表層局限型向離岸較遠的底部輸運型轉變。更為重要的是，潮汐混合減弱了羽流水和外海水的密度差異，擴展了沿岸流的寬度和深度，潮汐作用改變了沿岸流的淡水輸送量以及駐留在羽流凸起區(qū)的淡水量。沒有潮汐影響時，只有約35的淡水進入沿岸流向下游輸送，這意味著有更多的淡水駐留在羽流凸起區(qū)并向上游擴散；有潮汐影響時，約80的淡水進入沿岸流區(qū)，潮汐羽流也趨于穩(wěn)定。上升流風使得淡水羽向東北方向擴散，由于風生混合的影響，淡水羽鹽度在擴散過程中逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn)在沒有潮汐強迫時，沿岸淡水羽流以近似定常厚度向外海擴散。有潮汐時，潮汐和風場的相互作用，會產(chǎn)生流場結構的漲落潮不對稱。上升流風和潮汐的相互作用在漲潮時會在鹽度鋒向岸一側形成輻聚區(qū)，使得鹽度鋒有加深的趨勢；落潮時鋒區(qū)內EKMAN平流和潮流同方向，鹽度鋒厚度變淺。上升流風和潮汐漲落潮周期的不對稱使得羽流厚度存在半日周期變化。下降流風時使羽流局限在較窄的范圍內并使羽流厚度增加。本文還初步討論了夏季臺灣暖流和季風對長江羽流擴散的影響，模式模擬表明無季風存在時，長江羽流處于斜壓不穩(wěn)定狀態(tài)，會形成一系列氣旋與反氣旋渦；反氣旋渦旋可以從河口區(qū)和沿岸流區(qū)脫落并且向東北方向擴散，間歇性發(fā)展的南風可以促進脫落的低鹽羽流水的擴散。夏季風的強迫對羽流擴散過程的影響更為明顯，夏季風的存在減弱了鹽度鋒的斜壓不穩(wěn)定特性，羽流水在南風強迫下主要向東北方向擴散進入日本海。以上研究成果主要揭示了潮流、風和陸架環(huán)流對長江羽流混合及擴散過程的影響機理，為認識海洋觀測結果提供了一定的理論依據(jù)。南海海面溫度SST的變化和ENSO變化密切相關，普遍認為ENSO對南海SST的影響主要是通過大氣環(huán)流中的“大氣橋”。人們早已對南海SST的變化規(guī)律展開了廣泛而深入的研究。相比之下，對南海海平面變化的研究還比較少，現(xiàn)有的研究也多集中在季節(jié)尺度，關于南海海平面年際變化的認識仍非常有限，對于其年際變化的動力學認識更加匱乏。這主要是由于海平面變化不像SST一樣更直接受到ENSO的影響，多種動力學過程如海氣相互作用、熱通量變化、水循環(huán)、降水過程等都會影響海平面的時空演變。前人的研究表明SST在ENSO成熟期間和之后會有異常升高，但是SST主要反映的是海表面的熱力學過程，關于深層水體在ENSO期間如何變化還需要進一步探討，以其提高人們對熱容海平面和衛(wèi)星觀測實際海平面的認識。本文結合南海海域已有的遙感、常規(guī)觀測和同化模式資料，包括溫度、海平面、海流、降水，建立了各環(huán)境要素的相對完備的長時間序列，應用多種統(tǒng)計學方法例如EOF、小波分析等分析了各環(huán)境要素的低頻變異特征和相互關系。并從多個角度對南海年際變化的物理機制進行了探討，揭示了不同物理過程如熱容量、風應力、降水、水循環(huán)及環(huán)流變化對海平面變化的貢獻。研究發(fā)現(xiàn)1南海觀測海平面和熱容海平面均有明顯的年際變化特征。南海海平面在ELNINO年時異常升高，在LANINA年時異常下降。觀測海平面和熱容海平面無論在振幅上還是在位相上都有明顯的差別，二者之差的年振幅比南海海平面振幅本身的變化還要大，達到63MM，最大值發(fā)生在12月份，表明南海和大氣、陸地和周邊海區(qū)之間有明顯的水交換。2南海SST和海平面對ENSO的響應幾乎完全相反，ELNINO成熟期過后4個月，海平面達到其最大負異常，但滯后5個月時，SST達到其最大正異常，這個結果和人們的直觀認識不同。分析表明SST只表征了上表層的海溫特征，而海平面變化和整個水體的熱膨脹有關，南海熱容海平面主要由南海中下層水體的海溫變化控制。3海平面在ELNINO發(fā)展階段的異常降低主要由于南海和周邊海區(qū)的水交換和異常的EKMAN抽吸造成，異常增強的冷平流和EKMAN抽吸一起，使南海熱容量降低，南海熱容海平面冷卻下降。ELNINO年時異常減弱的對流活動會減少云量進而減少降水速率。異常的降水速率會對海平面的持續(xù)降低產(chǎn)生重要影響，可能會造成ELNINO年時海平面異常下降約60MM。淡水羽RIVERPLUME是淡水從河口入海自然生成的物理現(xiàn)象，研究淡水羽的運動規(guī)律和動力機制對于河口附近的泥沙輸運與淤積和生態(tài)環(huán)境的變化趨勢具有重要的理論意義和實用價值。淡水從河口入海生成的淡水羽在運動過程中不僅伴隨著鹽度、溫度的水平擴散，因水文環(huán)境和海面風的影響，還會產(chǎn)生垂直方向的混合。由于與外海水在鹽度、溫度及懸浮沉積物濃度差別較大，羽流水會形成性質相近的水團，在水團的交界處形成鋒面。影響淡水羽的擴散和混合過程的動力因素具有多樣性和多變性的特點。羽流區(qū)既受河流徑流量變化的影響，如徑流的洪、中、枯季的季節(jié)變化；又受海洋的動力特征的影響，如潮汐的漲落，大、中、小潮的變化，而且還受風場和陸架環(huán)流的影響。這些因素的共同作用使得河口陸架區(qū)的動力過程變得異常復雜，許多羽流區(qū)實際上不可能達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，因為它們有許多因素在這里相互作用。世界上沒有兩個河口陸架羽流系統(tǒng)是相似的，以致人們不知道一些觀察到的現(xiàn)象是河口羽流的普遍現(xiàn)象還是個別現(xiàn)象。因此，科學界對羽流動力學的研究一直是方興未艾。本文從最新發(fā)展的區(qū)域海洋模式ROMS出發(fā)，通過歷史資料的診斷分析和模式模擬之間的相互印證，建立了適用于中國近海的高分辨率海洋動力模式。由科學問題出發(fā)設計模式實驗，主要對認識相對薄弱的潮汐和風影響長江羽流擴散和混合過程的物理機制進行了探討，揭示了潮流混合影響羽流凸起區(qū)和浮力沿岸流的物理機制；還發(fā)現(xiàn)潮汐混合會對沿岸流的淡水輸送和體積輸送產(chǎn)生深遠影響，并對此進行了理論探討；潮汐和風相互作用的漲落潮周期不對稱會形成沿岸羽流厚度的半日周期變化，這是對潮汐應變理論的有益補充。潮流一方面可以調制河口向外的淡水輸送，另一方面可以產(chǎn)生湍能混合減小羽流水和陸架水之間的密度差異。研究發(fā)現(xiàn)潮流引起的湍能混合變化在大小潮周期上變化顯著，小潮向大潮轉化時，潮流增大、混合增強；逐漸增強的湍流混合使小潮時形成的海水層化在近岸區(qū)域被均勻混合，低鹽羽流水團會從河口羽流凸起區(qū)BULGE脫落，該過程周期性發(fā)生，這為觀測到的長江低鹽羽流水的脫落提供了另外一種可能的解釋。此外，潮汐會對沿岸羽流動力學產(chǎn)生重要影響無潮汐混合存在時，浮力沿岸流呈表層局限型，它和底邊界無相互作用；考慮潮汐影響后，潮汐混合產(chǎn)生強的垂向動量輸送，下溯的沿陸架流可以達到較深的深度，進而在底邊界形成EKMAN層，底邊界EKMAN層的離岸輸運將驅動鹽度鋒向外海發(fā)展。因此，潮汐作用使得長江口沿岸淡水羽流從近貼岸界的表層局限型向離岸較遠的底部輸運型轉變。更為重要的是，潮汐混合減弱了羽流水和外海水的密度差異，擴展了沿岸流的寬度和深度，潮汐作用改變了沿岸流的淡水輸送量以及駐留在羽流凸起區(qū)的淡水量。沒有潮汐影響時，只有約35的淡水進入沿岸流向下游輸送，這意味著有更多的淡水駐留在羽流凸起區(qū)并向上游擴散；有潮汐影響時，約80的淡水進入沿岸流區(qū)，潮汐羽流也趨于穩(wěn)定。上升流風使得淡水羽向東北方向擴散，由于風生混合的影響，淡水羽鹽度在擴散過程中逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn)在沒有潮汐強迫時，沿岸淡水羽流以近似定常厚度向外海擴散。有潮汐時，潮汐和風場的相互作用，會產(chǎn)生流場結構的漲落潮不對稱。上升流風和潮汐的相互作用在漲潮時會在鹽度鋒向岸一側形成輻聚區(qū)，使得鹽度鋒有加深的趨勢；落潮時鋒區(qū)內EKMAN平流和潮流同方向，鹽度鋒厚度變淺。上升流風和潮汐漲落潮周期的不對稱使得羽流厚度存在半日周期變化。下降流風時使羽流局限在較窄的范圍內并使羽流厚度增加。本文還初步討論了夏季臺灣暖流和季風對長江羽流擴散的影響，模式模擬表明無季風存在時，長江羽流處于斜壓不穩(wěn)定狀態(tài)，會形成一系列氣旋與反氣旋渦；反氣旋渦旋可以從河口區(qū)和沿岸流區(qū)脫落并且向東北方向擴散，間歇性發(fā)展的南風可以促進脫落的低鹽羽流水的擴散。夏季風的強迫對羽流擴散過程的影響更為明顯，夏季風的存在減弱了鹽度鋒的斜壓不穩(wěn)定特性，羽流水在南風強迫下主要向東北方向擴散進入日本海。以上研究成果主要揭示了潮流、風和陸架環(huán)流對長江羽流混合及擴散過程的影響機理，為認識海洋觀測結果提供了一定的理論依據(jù)。南海海面溫度SST的變化和ENSO變化密切相關，普遍認為ENSO對南海SST的影響主要是通過大氣環(huán)流中的“大氣橋”。人們早已對南海SST的變化規(guī)律展開了廣泛而深入的研究。相比之下，對南海海平面變化的研究還比較少，現(xiàn)有的研究也多集中在季節(jié)尺度，關于南海海平面年際變化的認識仍非常有限，對于其年際變化的動力學認識更加匱乏。這主要是由于海平面變化不像SST一樣更直接受到ENSO的影響，多種動力學過程如海氣相互作用、熱通量變化、水循環(huán)、降水過程等都會影響海平面的時空演變。前人的研究表明SST在ENSO成熟期間和之后會有異常升高，但是SST主要反映的是海表面的熱力學過程，關于深層水體在ENSO期間如何變化還需要進一步探討，以其提高人們對熱容海平面和衛(wèi)星觀測實際海平面的認識。本文結合南海海域已有的遙感、常規(guī)觀測和同化模式資料，包括溫度、海平面、海流、降水，建立了各環(huán)境要素的相對完備的長時間序列，應用多種統(tǒng)計學方法例如EOF、小波分析等分析了各環(huán)境要素的低頻變異特征和相互關系。并從多個角度對南海年際變化的物理機制進行了探討，揭示了不同物理過程如熱容量、風應力、降水、水循環(huán)及環(huán)流變化對海平面變化的貢獻。研究發(fā)現(xiàn)1南海觀測海平面和熱容海平面均有明顯的年際變化特征。南海海平面在ELNINO年時異常升高，在LANINA年時異常下降。觀測海平面和熱容海平面無論在振幅上還是在位相上都有明顯的差別，二者之差的年振幅比南海海平面振幅本身的變化還要大，達到63MM，最大值發(fā)生在12月份，表明南海和大氣、陸地和周邊海區(qū)之間有明顯的水交換。2南海SST和海平面對ENSO的響應幾乎完全相反，ELNINO成熟期過后4個月，海平面達到其最大負異常，但滯后5個月時，SST達到其最大正異常，這個結果和人們的直觀認識不同。分析表明SST只表征了上表層的海溫特征，而海平面變化和整個水體的熱膨脹有關，南海熱容海平面主要由南海中下層水體的海溫變化控制。3海平面在ELNINO發(fā)展階段的異常降低主要由于南海和周邊海區(qū)的水交換和異常的EKMAN抽吸造成，異常增強的冷平流和EKMAN抽吸一起，使南海熱容量降低，南海熱容海平面冷卻下降。ELNINO年時異常減弱的對流活動會減少云量進而減少降水速率。異常的降水速率會對海平面的持續(xù)降低產(chǎn)生重要影響，可能會造成ELNINO年時海平面異常下降約60MM。淡水羽RIVERPLUME是淡水從河口入海自然生成的物理現(xiàn)象，研究淡水羽的運動規(guī)律和動力機制對于河口附近的泥沙輸運與淤積和生態(tài)環(huán)境的變化趨勢具有重要的理論意義和實用價值。淡水從河口入海生成的淡水羽在運動過程中不僅伴隨著鹽度、溫度的水平擴散，因水文環(huán)境和海面風的影響，還會產(chǎn)生垂直方向的混合。由于與外海水在鹽度、溫度及懸浮沉積物濃度差別較大，羽流水會形成性質相近的水團，在水團的交界處形成鋒面。影響淡水羽的擴散和混合過程的動力因素具有多樣性和多變性的特點。羽流區(qū)既受河流徑流量變化的影響，如徑流的洪、中、枯季的季節(jié)變化；又受海洋的動力特征的影響，如潮汐的漲落，大、中、小潮的變化，而且還受風場和陸架環(huán)流的影響。這些因素的共同作用使得河口陸架區(qū)的動力過程變得異常復雜，許多羽流區(qū)實際上不可能達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，因為它們有許多因素在這里相互作用。世界上沒有兩個河口陸架羽流系統(tǒng)是相似的，以致人們不知道一些觀察到的現(xiàn)象是河口羽流的普遍現(xiàn)象還是個別現(xiàn)象。因此，科學界對羽流動力學的研究一直是方興未艾。本文從最新發(fā)展的區(qū)域海洋模式ROMS出發(fā)，通過歷史資料的診斷分析和模式模擬之間的相互印證，建立了適用于中國近海的高分辨率海洋動力模式。由科學問題出發(fā)設計模式實驗，主要對認識相對薄弱的潮汐和風影響長江羽流擴散和混合過程的物理機制進行了探討，揭示了潮流混合影響羽流凸起區(qū)和浮力沿岸流的物理機制；還發(fā)現(xiàn)潮汐混合會對沿岸流的淡水輸送和體積輸送產(chǎn)生深遠影響，并對此進行了理論探討；潮汐和風相互作用的漲落潮周期不對稱會形成沿岸羽流厚度的半日周期變化，這是對潮汐應變理論的有益補充。潮流一方面可以調制河口向外的淡水輸送，另一方面可以產(chǎn)生湍能混合減小羽流水和陸架水之間的密度差異。研究發(fā)現(xiàn)潮流引起的湍能混合變化在大小潮周期上變化顯著，小潮向大潮轉化時，潮流增大、混合增強；逐漸增強的湍流混合使小潮時形成的海水層化在近岸區(qū)域被均勻混合，低鹽羽流水團會從河口羽流凸起區(qū)BULGE脫落，該過程周期性發(fā)生，這為觀測到的長江低鹽羽流水的脫落提供了另外一種可能的解釋。此外，潮汐會對沿岸羽流動力學產(chǎn)生重要影響無潮汐混合存在時，浮力沿岸流呈表層局限型，它和底邊界無相互作用；考慮潮汐影響后，潮汐混合產(chǎn)生強的垂向動量輸送，下溯的沿陸架流可以達到較深的深度，進而在底邊界形成EKMAN層，底邊界EKMAN層的離岸輸運將驅動鹽度鋒向外海發(fā)展。因此，潮汐作用使得長江口沿岸淡水羽流從近貼岸界的表層局限型向離岸較遠的底部輸運型轉變。更為重要的是，潮汐混合減弱了羽流水和外海水的密度差異，擴展了沿岸流的寬度和深度，潮汐作用改變了沿岸流的淡水輸送量以及駐留在羽流凸起區(qū)的淡水量。沒有潮汐影響時，只有約35的淡水進入沿岸流向下游輸送，這意味著有更多的淡水駐留在羽流凸起區(qū)并向上游擴散；有潮汐影響時，約80的淡水進入沿岸流區(qū)，潮汐羽流也趨于穩(wěn)定。上升流風使得淡水羽向東北方向擴散，由于風生混合的影響，淡水羽鹽度在擴散過程中逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn)在沒有潮汐強迫時，沿岸淡水羽流以近似定常厚度向外海擴散。有潮汐時，潮汐和風場的相互作用，會產(chǎn)生流場結構的漲落潮不對稱。上升流風和潮汐的相互作用在漲潮時會在鹽度鋒向岸一側形成輻聚區(qū)，使得鹽度鋒有加深的趨勢；落潮時鋒區(qū)內EKMAN平流和潮流同方向，鹽度鋒厚度變淺。上升流風和潮汐漲落潮周期的不對稱使得羽流厚度存在半日周期變化。下降流風時使羽流局限在較窄的范圍內并使羽流厚度增加。本文還初步討論了夏季臺灣暖流和季風對長江羽流擴散的影響，模式模擬表明無季風存在時，長江羽流處于斜壓不穩(wěn)定狀態(tài)，會形成一系列氣旋與反氣旋渦；反氣旋渦旋可以從河口區(qū)和沿岸流區(qū)脫落并且向東北方向擴散，間歇性發(fā)展的南風可以促進脫落的低鹽羽流水的擴散。夏季風的強迫對羽流擴散過程的影響更為明顯，夏季風的存在減弱了鹽度鋒的斜壓不穩(wěn)定特性，羽流水在南風強迫下主要向東北方向擴散進入日本海。以上研究成果主要揭示了潮流、風和陸架環(huán)流對長江羽流混合及擴散過程的影響機理，為認識海洋觀測結果提供了一定的理論依據(jù)。南海海面溫度SST的變化和ENSO變化密切相關，普遍認為ENSO對南海SST的影響主要是通過大氣環(huán)流中的“大氣橋”。人們早已對南海SST的變化規(guī)律展開了廣泛而深入的研究。相比之下，對南海海平面變化的研究還比較少，現(xiàn)有的研究也多集中在季節(jié)尺度，關于南海海平面年際變化的認識仍非常有限，對于其年際變化的動力學認識更加匱乏。這主要是由于海平面變化不像SST一樣更直接受到ENSO的影響，多種動力學過程如海氣相互作用、熱通量變化、水循環(huán)、降水過程等都會影響海平面的時空演變。前人的研究表明SST在ENSO成熟期間和之后會有異常升高，但是SST主要反映的是海表面的熱力學過程，關于深層水體在ENSO期間如何變化還需要進一步探討，以其提高人們對熱容海平面和衛(wèi)星觀測實際海平面的認識。本文結合南海海域已有的遙感、常規(guī)觀測和同化模式資料，包括溫度、海平面、海流、降水，建立了各環(huán)境要素的相對完備的長時間序列，應用多種統(tǒng)計學方法例如EOF、小波分析等分析了各環(huán)境要素的低頻變異特征和相互關系。并從多個角度對南海年際變化的物理機制進行了探討，揭示了不同物理過程如熱容量、風應力、降水、水循環(huán)及環(huán)流變化對海平面變化的貢獻。研究發(fā)現(xiàn)1南海觀測海平面和熱容海平面均有明顯的年際變化特征。南海海平面在ELNINO年時異常升高，在LANINA年時異常下降。觀測海平面和熱容海平面無論在振幅上還是在位相上都有明顯的差別，二者之差的年振幅比南海海平面振幅本身的變化還要大，達到63MM，最大值發(fā)生在12月份，表明南海和大氣、陸地和周邊海區(qū)之間有明顯的水交換。2南海SST和海平面對ENSO的響應幾乎完全相反，ELNINO成熟期過后4個月，海平面達到其最大負異常，但滯后5個月時，SST達到其最大正異常，這個結果和人們的直觀認識不同。分析表明SST只表征了上表層的海溫特征，而海平面變化和整個水體的熱膨脹有關，南海熱容海平面主要由南海中下層水體的海溫變化控制。3海平面在ELNINO發(fā)展階段的異常降低主要由于南海和周邊海區(qū)的水交換和異常的EKMAN抽吸造成，異常增強的冷平流和EKMAN抽吸一起，使南海熱容量降低，南海熱容海平面冷卻下降。ELNINO年時異常減弱的對流活動會減少云量進而減少降水速率。異常的降水速率會對海平面的持續(xù)降低產(chǎn)生重要影響，可能會造成ELNINO年時海平面異常下降約60MM。淡水羽RIVERPLUME是淡水從河口入海自然生成的物理現(xiàn)象，研究淡水羽的運動規(guī)律和動力機制對于河口附近的泥沙輸運與淤積和生態(tài)環(huán)境的變化趨勢具有重要的理論意義和實用價值。淡水從河口入海生成的淡水羽在運動過程中不僅伴隨著鹽度、溫度的水平擴散，因水文環(huán)境和海面風的影響，還會產(chǎn)生垂直方向的混合。由于與外海水在鹽度、溫度及懸浮沉積物濃度差別較大，羽流水會形成性質相近的水團，在水團的交界處形成鋒面。影響淡水羽的擴散和混合過程的動力因素具有多樣性和多變性的特點。羽流區(qū)既受河流徑流量變化的影響，如徑流的洪、中、枯季的季節(jié)變化；又受海洋的動力特征的影響，如潮汐的漲落，大、中、小潮的變化，而且還受風場和陸架環(huán)流的影響。這些因素的共同作用使得河口陸架區(qū)的動力過程變得異常復雜，許多羽流區(qū)實際上不可能達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，因為它們有許多因素在這里相互作用。世界上沒有兩個河口陸架羽流系統(tǒng)是相似的，以致人們不知道一些觀察到的現(xiàn)象是河口羽流的普遍現(xiàn)象還是個別現(xiàn)象。因此，科學界對羽流動力學的研究一直是方興未艾。本文從最新發(fā)展的區(qū)域海洋模式ROMS出發(fā)，通過歷史資料的診斷分析和模式模擬之間的相互印證，建立了適用于中國近海的高分辨率海洋動力模式。由科學問題出發(fā)設計模式實驗，主要對認識相對薄弱的潮汐和風影響長江羽流擴散和混合過程的物理機制進行了探討，揭示了潮流混合影響羽流凸起區(qū)和浮力沿岸流的物理機制；還發(fā)現(xiàn)潮汐混合會對沿岸流的淡水輸送和體積輸送產(chǎn)生深遠影響，并對此進行了理論探討；潮汐和風相互作用的漲落潮周期不對稱會形成沿岸羽流厚度的半日周期變化，這是對潮汐應變理論的有益補充。潮流一方面可以調制河口向外的淡水輸送，另一方面可以產(chǎn)生湍能混合減小羽流水和陸架水之間的密度差異。研究發(fā)現(xiàn)潮流引起的湍能混合變化在大小潮周期上變化顯著，小潮向大潮轉化時，潮流增大、混合增強；逐漸增強的湍流混合使小潮時形成的海水層化在近岸區(qū)域被均勻混合，低鹽羽流水團會從河口羽流凸起區(qū)BULGE脫落，該過程周期性發(fā)生，這為觀測到的長江低鹽羽流水的脫落提供了另外一種可能的解釋。此外，潮汐會對沿岸羽流動力學產(chǎn)生重要影響無潮汐混合存在時，浮力沿岸流呈表層局限型，它和底邊界無相互作用；考慮潮汐影響后，潮汐混合產(chǎn)生強的垂向動量輸送，下溯的沿陸架流可以達到較深的深度，進而在底邊界形成EKMAN層，底邊界EKMAN層的離岸輸運將驅動鹽度鋒向外海發(fā)展。因此，潮汐作用使得長江口沿岸淡水羽流從近貼岸界的表層局限型向離岸較遠的底部輸運型轉變。更為重要的是，潮汐混合減弱了羽流水和外海水的密度差異，擴展了沿岸流的寬度和深度，潮汐作用改變了沿岸流的淡水輸送量以及駐留在羽流凸起區(qū)的淡水量。沒有潮汐影響時，只有約35的淡水進入沿岸流向下游輸送，這意味著有更多的淡水駐留在羽流凸起區(qū)并向上游擴散；有潮汐影響時，約80的淡水進入沿岸流區(qū)，潮汐羽流也趨于穩(wěn)定。上升流風使得淡水羽向東北方向擴散，由于風生混合的影響，淡水羽鹽度在擴散過程中逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn)在沒有潮汐強迫時，沿岸淡水羽流以近似定常厚度向外海擴散。有潮汐時，潮汐和風場的相互作用，會產(chǎn)生流場結構的漲落潮不對稱。上升流風和潮汐的相互作用在漲潮時會在鹽度鋒向岸一側形成輻聚區(qū)，使得鹽度鋒有加深的趨勢；落潮時鋒區(qū)內EKMAN平流和潮流同方向，鹽度鋒厚度變淺。上升流風和潮汐漲落潮周期的不對稱使得羽流厚度存在半日周期變化。下降流風時使羽流局限在較窄的范圍內并使羽流厚度增加。本文還初步討論了夏季臺灣暖流和季風對長江羽流擴散的影響，模式模擬表明無季風存在時，長江羽流處于斜壓不穩(wěn)定狀態(tài)，會形成一系列氣旋與反氣旋渦；反氣旋渦旋可以從河口區(qū)和沿岸流區(qū)脫落并且向東北方向擴散，間歇性發(fā)展的南風可以促進脫落的低鹽羽流水的擴散。夏季風的強迫對羽流擴散過程的影響更為明顯，夏季風的存在減弱了鹽度鋒的斜壓不穩(wěn)定特性，羽流水在南風強迫下主要向東北方向擴散進入日本海。以上研究成果主要揭示了潮流、風和陸架環(huán)流對長江羽流混合及擴散過程的影響機理，為認識海洋觀測結果提供了一定的理論依據(jù)。南海海面溫度SST的變化和ENSO變化密切相關，普遍認為ENSO對南海SST的影響主要是通過大氣環(huán)流中的“大氣橋”。人們早已對南海SST的變化規(guī)律展開了廣泛而深入的研究。相比之下，對南海海平面變化的研究還比較少，現(xiàn)有的研究也多集中在季節(jié)尺度，關于南海海平面年際變化的認識仍非常有限，對于其年際變化的動力學認識更加匱乏。這主要是由于海平面變化不像SST一樣更直接受到ENSO的影響，多種動力學過程如海氣相互作用、熱通量變化、水循環(huán)、降水過程等都會影響海平面的時空演變。前人的研究表明SST在ENSO成熟期間和之后會有異常升高，但是SST主要反映的是海表面的熱力學過程，關于深層水體在ENSO期間如何變化還需要進一步探討，以其提高人們對熱容海平面和衛(wèi)星觀測實際海平面的認識。本文結合南海海域已有的遙感、常規(guī)觀測和同化模式資料，包括溫度、海平面、海流、降水，建立了各環(huán)境要素的相對完備的長時間序列，應用多種統(tǒng)計學方法例如EOF、小波分析等分析了各環(huán)境要素的低頻變異特征和相互關系。并從多個角度對南海年際變化的物理機制進行了探討，揭示了不同物理過程如熱容量、風應力、降水、水循環(huán)及環(huán)流變化對海平面變化的貢獻。研究發(fā)現(xiàn)1南海觀測海平面和熱容海平面均有明顯的年際變化特征。南海海平面在ELNINO年時異常升高，在LANINA年時異常下降。觀測海平面和熱容海平面無論在振幅上還是在位相上都有明顯的差別，二者之差的年振幅比南海海平面振幅本身的變化還要大，達到63MM，最大值發(fā)生在12月份，表明南海和大氣、陸地和周邊海區(qū)之間有明顯的水交換。2南海SST和海平面對ENSO的響應幾乎完全相反，ELNINO成熟期過后4個月，海平面達到其最大負異常，但滯后5個月時，SST達到其最大正異常，這個結果和人們的直觀認識不同。分析表明SST只表征了上表層的海溫特征，而海平面變化和整個水體的熱膨脹有關，南海熱容海平面主要由南海中下層水體的海溫變化控制。3海平面在ELNINO發(fā)展階段的異常降低主要由于南海和周邊海區(qū)的水交換和異常的EKMAN抽吸造成，異常增強的冷平流和EKMAN抽吸一起，使南海熱容量降低，南海熱容海平面冷卻下降。ELNINO年時異常減弱的對流活動會減少云量進而減少降水速率。異常的降水速率會對海平面的持續(xù)降低產(chǎn)生重要影響，可能會造成ELNINO年時海平面異常下降約60MM。淡水羽RIVERPLUME是淡水從河口入海自然生成的物理現(xiàn)象，研究淡水羽的運動規(guī)律和動力機制對于河口附近的泥沙輸運與淤積和生態(tài)環(huán)境的變化趨勢具有重要的理論意義和實用價值。淡水從河口入海生成的淡水羽在運動過程中不僅伴隨著鹽度、溫度的水平擴散，因水文環(huán)境和海面風的影響，還會產(chǎn)生垂直方向的混合。由于與外海水在鹽度、溫度及懸浮沉積物濃度差別較大，羽流水會形成性質相近的水團，在水團的交界處形成鋒面。影響淡水羽的擴散和混合過程的動力因素具有多樣性和多變性的特點。羽流區(qū)既受河流徑流量變化的影響，如徑流的洪、中、枯季的季節(jié)變化；又受海洋的動力特征的影響，如潮汐的漲落，大、中、小潮的變化，而且還受風場和陸架環(huán)流的影響。這些因素的共同作用使得河口陸架區(qū)的動力過程變得異常復雜，許多羽流區(qū)實際上不可能達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，因為它們有許多因素在這里相互作用。世界上沒有兩個河口陸架羽流系統(tǒng)是相似的，以致人們不知道一些觀察到的現(xiàn)象是河口羽流的普遍現(xiàn)象還是個別現(xiàn)象。因此，科學界對羽流動力學的研究一直是方興未艾。本文從最新發(fā)展的區(qū)域海洋模式ROMS出發(fā)，通過歷史資料的診斷分析和模式模擬之間的相互印證，建立了適用于中國近海的高分辨率海洋動力模式。由科學問題出發(fā)設計模式實驗，主要對認識相對薄弱的潮汐和風影響長江羽流擴散和混合過程的物理機制進行了探討，揭示了潮流混合影響羽流凸起區(qū)和浮力沿岸流的物理機制；還發(fā)現(xiàn)潮汐混合會對沿岸流的淡水輸送和體積輸送產(chǎn)生深遠影響，并對此進行了理論探討；潮汐和風相互作用的漲落潮周期不對稱會形成沿岸羽流厚度的半日周期變化，這是對潮汐應變理論的有益補充。潮流一方面可以調制河口向外的淡水輸送，另一方面可以產(chǎn)生湍能混合減小羽流水和陸架水之間的密度差異。研究發(fā)現(xiàn)潮流引起的湍能混合變化在大小潮周期上變化顯著，小潮向大潮轉化時，潮流增大、混合增強；逐漸增強的湍流混合使小潮時形成的海水層化在近岸區(qū)域被均勻混合，低鹽羽流水團會從河口羽流凸起區(qū)BULGE脫落，該過程周期性發(fā)生，這為觀測到的長江低鹽羽流水的脫落提供了另外一種可能的解釋。此外，潮汐會對沿岸羽流動力學產(chǎn)生重要影響無潮汐混合存在時，浮力沿岸流呈表層局限型，它和底邊界無相互作用；考慮潮汐影響后，潮汐混合產(chǎn)生強的垂向動量輸送，下溯的沿陸架流可以達到較深的深度，進而在底邊界形成EKMAN層，底邊界EKMAN層的離岸輸運將驅動鹽度鋒向外海發(fā)展。因此，潮汐作用使得長江口沿岸淡水羽流從近貼岸界的表層局限型向離岸較遠的底部輸運型轉變。更為重要的是，潮汐混合減弱了羽流水和外海水的密度差異，擴展了沿岸流的寬度和深度，潮汐作用改變了沿岸流的淡水輸送量以及駐留在羽流凸起區(qū)的淡水量。沒有潮汐影響時，只有約35的淡水進入沿岸流向下游輸送，這意味著有更多的淡水駐留在羽流凸起區(qū)并向上游擴散；有潮汐影響時，約80的淡水進入沿岸流區(qū)，潮汐羽流也趨于穩(wěn)定。上升流風使得淡水羽向東北方向擴散，由于風生混合的影響，淡水羽鹽度在擴散過程中逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn)在沒有潮汐強迫時，沿岸淡水羽流以近似定常厚度向外海擴散。有潮汐時，潮汐和風場的相互作用，會產(chǎn)生流場結構的漲落潮不對稱。上升流風和潮汐的相互作用在漲潮時會在鹽度鋒向岸一側形成輻聚區(qū)，使得鹽度鋒有加深的趨勢；落潮時鋒區(qū)內EKMAN平流和潮流同方向，鹽度鋒厚度變淺。上升流風和潮汐漲落潮周期的不對稱使得羽流厚度存在半日周期變化。下降流風時使羽流局限在較窄的范圍內并使羽流厚度增加。本文還初步討論了夏季臺灣暖流和季風對長江羽流擴散的影響，模式模擬表明無季風存在時，長江羽流處于斜壓不穩(wěn)定狀態(tài)，會形成一系列氣旋與反氣旋渦；反氣旋渦旋可以從河口區(qū)和沿岸流區(qū)脫落并且向東北方向擴散，間歇性發(fā)展的南風可以促進脫落的低鹽羽流水的擴散。夏季風的強迫對羽流擴散過程的影響更為明顯，夏季風的存在減弱了鹽度鋒的斜壓不穩(wěn)定特性，羽流水在南風強迫下主要向東北方向擴散進入日本海。以上研究成果主要揭示了潮流、風和陸架環(huán)流對長江羽流混合及擴散過程的影響機理，為認識海洋觀測結果提供了一定的理論依據(jù)。南海海面溫度SST的變化和ENSO變化密切相關，普遍認為ENSO對南海SST的影響主要是通過大氣環(huán)流中的“大氣橋”。人們早已對南海SST的變化規(guī)律展開了廣泛而深入的研究。相比之下，對南海海平面變化的研究還比較少，現(xiàn)有的研究也多集中在季節(jié)尺度，關于南海海平面年際變化的認識仍非常有限，對于其年際變化的動力學認識更加匱乏。這主要是由于海平面變化不像SST一樣更直接受到ENSO的影響，多種動力學過程如海氣相互作用、熱通量變化、水循環(huán)、降水過程等都會影響海平面的時空演變。前人的研究表明SST在ENSO成熟期間和之后會有異常升高，但是SST主要反映的是海表面的熱力學過程，關于深層水體在ENSO期間如何變化還需要進一步探討，以其提高人們對熱容海平面和衛(wèi)星觀測實際海平面的認識。本文結合南海海域已有的遙感、常規(guī)觀測和同化模式資料，包括溫度、海平面、海流、降水，建立了各環(huán)境要素的相對完備的長時間序列，應用多種統(tǒng)計學方法例如EOF、小波分析等分析了各環(huán)境要素的低頻變異特征和相互關系。并從多個角度對南海年際變化的物理機制進行了探討，揭示了不同物理過程如熱容量、風應力、降水、水循環(huán)及環(huán)流變化對海平面變化的貢獻。研究發(fā)現(xiàn)1南海觀測海平面和熱容海平面均有明顯的年際變化特征。南海海平面在ELNINO年時異常升高，在LANINA年時異常下降。觀測海平面和熱容海平面無論在振幅上還是在位相上都有明顯的差別，二者之差的年振幅比南海海平面振幅本身的變化還要大，達到63MM，最大值發(fā)生在12月份，表明南海和大氣、陸地和周邊海區(qū)之間有明顯的水交換。2南海SST和海平面對ENSO的響應幾乎完全相反，ELNINO成熟期過后4個月，海平面達到其最大負異常，但滯后5個月時，SST達到其最大正異常，這個結果和人們的直觀認識不同。分析表明SST只表征了上表層的海溫特征，而海平面變化和整個水體的熱膨脹有關，南海熱容海平面主要由南海中下層水體的海溫變化控制。3海平面在ELNINO發(fā)展階段的異常降低主要由于南海和周邊海區(qū)的水交換和異常的EKMAN抽吸造成，異常增強的冷平流和EKMAN抽吸一起，使南海熱容量降低，南海熱容海平面冷卻下降。ELNINO年時異常減弱的對流活動會減少云量進而減少降水速率。異常的降水速率會對海平面的持續(xù)降低產(chǎn)生重要影響，可能會造成ELNINO年時海平面異常下降約60MM。淡水羽RIVERPLUME是淡水從河口入海自然生成的物理現(xiàn)象，研究淡水羽的運動規(guī)律和動力機制對于河口附近的泥沙輸運與淤積和生態(tài)環(huán)境的變化趨勢具有重要的理論意義和實用價值。淡水從河口入海生成的淡水羽在運動過程中不僅伴隨著鹽度、溫度的水平擴散，因水文環(huán)境和海面風的影響，還會產(chǎn)生垂直方向的混合。由于與外海水在鹽度、溫度及懸浮沉積物濃度差別較大，羽流水會形成性質相近的水團，在水團的交界處形成鋒面。影響淡水羽的擴散和混合過程的動力因素具有多樣性和多變性的特點。羽流區(qū)既受河流徑流量變化的影響，如徑流的洪、中、枯季的季節(jié)變化；又受海洋的動力特征的影響，如潮汐的漲落，大、中、小潮的變化，而且還受風場和陸架環(huán)流的影響。這些因素的共同作用使得河口陸架區(qū)的動力過程變得異常復雜，許多羽流區(qū)實際上不可能達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，因為它們有許多因素在這里相互作用。世界上沒有兩個河口陸架羽流系統(tǒng)是相似的，以致人們不知道一些觀察到的現(xiàn)象是河口羽流的普遍現(xiàn)象還是個別現(xiàn)象。因此，科學界對羽流動力學的研究一直是方興未艾。本文從最新發(fā)展的區(qū)域海洋模式ROMS出發(fā)，通過歷史資料的診斷分析和模式模擬之間的相互印證，建立了適用于中國近海的高分辨率海洋動力模式。由科學問題出發(fā)設計模式實驗，主要對認識相對薄弱的潮汐和風影響長江羽流擴散和混合過程的物理機制進行了探討，揭示了潮流混合影響羽流凸起區(qū)和浮力沿岸流的物理機制；還發(fā)現(xiàn)潮汐混合會對沿岸流的淡水輸送和體積輸送產(chǎn)生深遠影響，并對此進行了理論探討；潮汐和風相互作用的漲落潮周期不對稱會形成沿岸羽流厚度的半日周期變化，這是對潮汐應變理論的有益補充。潮流一方面可以調制河口向外的淡水輸送，另一方面可以產(chǎn)生湍能混合減小羽流水和陸架水之間的密度差異。研究發(fā)現(xiàn)潮流引起的湍能混合變化在大小潮周期上變化顯著，小潮向大潮轉化時，潮流增大、混合增強；逐漸增強的湍流混合使小潮時形成的海水層化在近岸區(qū)域被均勻混合，低鹽羽流水團會從河口羽流凸起區(qū)BULGE脫落，該過程周期性發(fā)生，這為觀測到的長江低鹽羽流水的脫落提供了另外一種可能的解釋。此外，潮汐會對沿岸羽流動力學產(chǎn)生重要影響無潮汐混合存在時，浮力沿岸流呈表層局限型，它和底邊界無相互作用；考慮潮汐影響后，潮汐混合產(chǎn)生強的垂向動量輸送，下溯的沿陸架流可以達到較深的深度，進而在底邊界形成EKMAN層，底邊界EKMAN層的離岸輸運將驅動鹽度鋒向外海發(fā)展。因此，潮汐作用使得長江口沿岸淡水羽流從近貼岸界的表層局限型向離岸較遠的底部輸運型轉變。更為重要的是，潮汐混合減弱了羽流水和外海水的密度差異，擴展了沿岸流的寬度和深度，潮汐作用改變了沿岸流的淡水輸送量以及駐留在羽流凸起區(qū)的淡水量。沒有潮汐影響時，只有約35的淡水進入沿岸流向下游輸送，這意味著有更多的淡水駐留在羽流凸起區(qū)并向上游擴散；有潮汐影響時，約80的淡水進入沿岸流區(qū)，潮汐羽流也趨于穩(wěn)定。上升流風使得淡水羽向東北方向擴散，由于風生混合的影響，淡水羽鹽度在擴散過程中逐漸減弱。研究發(fā)現(xiàn)在沒有潮汐強迫時，沿岸淡水羽流以近似定常厚度向外海擴散。有潮汐時，潮汐和風場的相互作用，會產(chǎn)生流場結構的漲落潮不對稱。上升流風和潮汐的相互作用在漲潮時會在鹽度鋒向岸一側形成輻聚區(qū)，使得鹽度鋒有加深的趨勢；落潮時鋒區(qū)內EKMAN平流和潮流同方向，鹽度鋒厚度變淺。上升流風和潮汐漲落潮周期的不對稱使得羽流厚度存在半日周期變化。下降流風時使羽流局限在較窄的范圍內并使羽流厚度增加。本文還初步討論了夏季臺灣暖流和季風對長江羽流擴散的影響，模式模擬表明無季風存在時，長江羽流處于斜壓不穩(wěn)定狀態(tài)，會形成一系列氣旋與反氣旋渦；反氣旋渦旋可以從河口區(qū)和沿岸流區(qū)脫落并且向東北方向擴散，間歇性發(fā)展的南風可以促進脫落的低鹽羽流水的擴散。夏季風的強迫對羽流擴散過程的影響更為明顯，夏季風的存在減弱了鹽度鋒的斜壓不穩(wěn)定特性，羽流水在南風強迫下主要向東北方向擴散進入日本海。以上研究成果主要揭示了潮流、風和陸架環(huán)流對長江羽流混合及擴散過程的影響機理，為認識海洋觀測結果提供了一定的理論依據(jù)。南海海面溫度SST的變化和ENSO變化密切相關，普遍認為ENSO對南海SST的影響主要是通過大氣環(huán)流中的“大氣橋”。人們早已對南海SST的變化規(guī)律展開了廣泛而深入的研究。相比之下，對南海海平面變化的研究還比較少，現(xiàn)有的研究也多集中在季節(jié)尺度，關于南海海平面年際變化的認識仍非常有限，對于其年際變化的動力學認識更加匱乏。這主要是由于海平面變化不像SST一樣更直接受到ENSO的影響，多種動力學過程如海氣相互作用、熱通量變化、水循環(huán)、降水過程等都會影響海平面的時空演變。前人的研究表明SST在ENSO成熟期間和之后會有異常升高，但是SST主要反映的是海表面的熱力學過程，關于深層水體在ENSO期間如何變化還需要進一步探討，以其