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舟山海域位于长江口南部,杭州湾东部的东海洋面上,是长江口悬浮体向南输运以及杭州湾悬浮体与外海进行交换的主要通道,因此水体中悬浮体含量较高。悬浮体是泥质沉积体的物质来源,同时也是污染物和营养盐的载体,其在海水中的分布对于水体的理化性质、海洋生产力等有重要影响。因此,充分了解海域内悬浮体的特征、输运情况及其动力机制,对于探讨现代沉积过程极具理论意义,对于海洋工程、海洋经济等人类活动具有实际意义。
本文依据2018年6月在舟山海域所取得的水文和悬浮体现场观测数据以及悬浮体和表层沉积物的实验室数据,对夏季大潮期间舟山海域的水文、水动力条件、表层沉积物的再悬浮行为、悬浮体的特征和净输运通量及其分解机制进行了系统研究。结果表明:
研究区域为不正规半日潮,涨潮历时大于落潮历时。潮流为旋转流,在水体中沿顺时针方向旋转;水体流速呈现表、底层较小而中层较大的特点,涨潮流速大于落潮流速。欧拉余流的大小也表现出相同的特征,在垂向上呈抛物线型分布,中层达到最大,向上向下逐渐减小,余流整体流向西南方向。同时,研究区域在观测期间北风为优势风,风浪向南传播,水体中光照充足,浮游生物富集。
研究区域海底表层沉积物组分以粉砂为主,计算再悬浮参数发现海底再悬浮作用强烈,大部分粉砂和极细砂在观测期间绝大多数时候均可被起动进入水体,增加研究区域的悬浮体浓度,海底一直处于侵蚀状态。表层沉积物的粒度特征参数变化剧烈,也印证了动荡的沉积环境。
研究区域中部水体存在一个较强的温跃层,悬浮体的平均粒径、体积浓度在跃层附近均出现高值,质量浓度与沉降速度在水体中与距底高度成反比。跃层上部水体中悬浮体较小,有效密度高,絮凝程度低;跃层下部水体中悬浮体直径较大,有效密度较低,絮凝程度较高,且其絮凝程度随紊动增强与质量浓度的增加而加强;跃层处悬浮体粒径最大,由于生物颗粒影响,有效密度最低。悬浮体沉速为0.15mm·s-1,其主要影响因素为体积浓度和质量浓度。
研究区域涨潮时,悬浮体向西南方向输运,落潮时,悬浮体向东北方向输运,其中涨潮时西向的悬浮体输运通量较大;计算得到研究区域一个全日潮周期内整个水体发生了超过3000kg·m-2的单宽净输运,输运方向与余流方向相同,指向西南。对单宽输运通量机制进行分解,结果表明欧拉余流项、潮汐捕捉项和剪切扩散项对于悬浮体的净输运贡献较大,即夏季的陆架环流和潮汐以及水体层化共同控制了悬浮体的输运过程。浙闽沿岸流和潮汐不对称共同作用,引起悬浮体输运向南,这一南向输运是认识浙闽泥质区从源到汇迁移过程的关键。因此,夏季大潮期间舟山海域的悬浮体输运对浙闽泥质区的形成和演化亦起积极作用。
本文依据2018年6月在舟山海域所取得的水文和悬浮体现场观测数据以及悬浮体和表层沉积物的实验室数据,对夏季大潮期间舟山海域的水文、水动力条件、表层沉积物的再悬浮行为、悬浮体的特征和净输运通量及其分解机制进行了系统研究。结果表明:
研究区域为不正规半日潮,涨潮历时大于落潮历时。潮流为旋转流,在水体中沿顺时针方向旋转;水体流速呈现表、底层较小而中层较大的特点,涨潮流速大于落潮流速。欧拉余流的大小也表现出相同的特征,在垂向上呈抛物线型分布,中层达到最大,向上向下逐渐减小,余流整体流向西南方向。同时,研究区域在观测期间北风为优势风,风浪向南传播,水体中光照充足,浮游生物富集。
研究区域海底表层沉积物组分以粉砂为主,计算再悬浮参数发现海底再悬浮作用强烈,大部分粉砂和极细砂在观测期间绝大多数时候均可被起动进入水体,增加研究区域的悬浮体浓度,海底一直处于侵蚀状态。表层沉积物的粒度特征参数变化剧烈,也印证了动荡的沉积环境。
研究区域中部水体存在一个较强的温跃层,悬浮体的平均粒径、体积浓度在跃层附近均出现高值,质量浓度与沉降速度在水体中与距底高度成反比。跃层上部水体中悬浮体较小,有效密度高,絮凝程度低;跃层下部水体中悬浮体直径较大,有效密度较低,絮凝程度较高,且其絮凝程度随紊动增强与质量浓度的增加而加强;跃层处悬浮体粒径最大,由于生物颗粒影响,有效密度最低。悬浮体沉速为0.15mm·s-1,其主要影响因素为体积浓度和质量浓度。
研究区域涨潮时,悬浮体向西南方向输运,落潮时,悬浮体向东北方向输运,其中涨潮时西向的悬浮体输运通量较大;计算得到研究区域一个全日潮周期内整个水体发生了超过3000kg·m-2的单宽净输运,输运方向与余流方向相同,指向西南。对单宽输运通量机制进行分解,结果表明欧拉余流项、潮汐捕捉项和剪切扩散项对于悬浮体的净输运贡献较大,即夏季的陆架环流和潮汐以及水体层化共同控制了悬浮体的输运过程。浙闽沿岸流和潮汐不对称共同作用,引起悬浮体输运向南,这一南向输运是认识浙闽泥质区从源到汇迁移过程的关键。因此,夏季大潮期间舟山海域的悬浮体输运对浙闽泥质区的形成和演化亦起积极作用。