珠江河口与外海物质交换过程对未来海平面上升的响应

The material transport between estuary and its adjacent coastal sea is one of the important factors that control the coastal sea environmental condition. Previous studies indicated that global sea-level rise can cause changes of hydrodynamic processes in coastal water, which will impact the material exchange between estuary and coastal sea. This project focuses on the Pearl River Estuary and its adjacent coastal sea. By using the numerical modeling method, we study the material exchange between Pearl River Estuary and coastal sea under the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) predicted sea-level rise in 2100 and aim to investigate the dynamic mechanism that controls the responses of the local material transport to the future sea level rise. The tracer and material transport timescale will be introduced in this project to quantify the material transport processes. The aim of this study is to obtain the correlation between sea-level rise and the changes of material transport processes. The results of this study will provide theoretical support for the local environmental agency and coastal engineering department to make positive and efficient policies to protect our environment and deal with the possible impact of accelerated sea-level rising on coastal environment.

河口与外海物质交换是决定近岸海洋环境状况的重要因子之一。水动力过程是物质输运的载体。已有的研究表明全球海平面上升会引起近岸水域水动力过程变化，其必然影响河口与外海的物质交换。本项目以珠江河口及其毗邻海域为研究对象，通过数值模拟的方法来研究在IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）预测的2100年海平面上升高度条件下该河口与外海物质交换过程的变化，用以开展海平面上升对南海北部珠江河口区域物质输运过程影响的动力学机制研究。本项目将引入海洋示踪物和物质输运时间尺度的概念对物质输运过程进行量化，拟得出物质输运过程变化与海平面上升幅度的对应关系。该研究结果将为海洋环境监测部门、近岸工程设施建设部门等制定相应的环境保护政策和积极有效的防御措施提供理论依据，来应对未来海平面加速上升对近岸环境可能所造成的影响。

在全球气候变暖、海平面不断上升的背景下，评估海平面上升对近岸水域物质输送的影响、量化分析珠江河口与外海物质交换过程对未来海平面上升的响应具有十分重要的意义。本项目主要研究了两方面内容，其一是海平面上升引起的珠江河口内部水动力环境的改变，重点分析河口环流的调整、垂向层结的变化、潮汐强迫的变化等；其二是解释珠江河口向外海输送陆源物质的过程对海平面上升的响应，探讨河口与外海物质交换受水动力环境调制的动力机制。本课题成功利用三维动力模型研究了珠江河口与外海物质交换对海平面上升的响应。通过对珠江河口淡水输入量数据进行多年统计分析，选择具有代表性的年份建立物质输运过程与水动力条件的统计学关系，并通过动量分解揭示控制物质输运的主导动力过程。采用IPCC评估的海平面上升幅度，研究了海平面上升30cm, 50cm, 100cm三种可能的海平面上升情况。通过对比分析不同海平面上升条件下的盐度、物质输运强度、时间尺度、环流强度，从动力学的角度揭示了珠江河口与外海物质交换对未来海平面上升的响应。本项目采用示踪物与物质输运时间尺度的概念来对珠江河口陆源物质及外海水团在水动力过程影响下的输运进行量化分析。这一方法简洁有效，最终形成了物质输运过程变化与海平面上升幅度的对应量化关系。本项目研究的内容是深入认识气候变化对海洋环境影响的迫切需要。