珠江口凸起区的稳定机制及其对珠江冲淡水扩展的影响研究

The dispersal of Pearl River plume plays a substantial role on the hydrodynamics, biogeochemistry, productivity and dynamical stability of the continental shelf of the northern South China Sea. A better understanding of its spreading and seasonality is therefore essential for prediction of environment consequences. River plume bulge, which are characterized by anti-cyclonic vorticity, is an important phenomenon of the river plume. Its effects on the dispersal of river plume have been demonstrated by laboratory experiments and in-situ observations. However, its roles on the dispersal of Pearl River plume are still unclear. Revealing the effects of bulge on the dispersal of Pearl River plume and the underlying dynamical processes is a fundamental scientific question that warrants a timely investigation...Firstly the potential of the existence of the Pearl River plume bulge is analyzed. And then we plan to use both observations and ocean modeling system to investigate the impact of plume bulge on the dynamics of the Pearl River plume. The Regional Ocean Model System will be adopted. This research will thoroughly demonstrate the characteristics and spatial distribution pattern of the plume bulge, and reveal effects of river discharge, tide and wind on the scale of plume bulge through some process-oriented numerical modeling, which provide some theoretical evidence to understand the observations. Further, the effects of plume bulge on the dispersal processes of the Pearl River plume will be studied by analyzing the spatial distribution of salt deficit flux. The findings from this project will provide scientific basis to fully understand the dynamics of the Pearl River plume and help to establish the operational observing and forecasting system of the Pearl River plume.

珠江冲淡水的扩展变化对南海北部陆架区的动力调整和环境演变有着重要影响。凸起区（plume bulge）作为冲淡水扩展过程中的一个重要动力学现象，对珠江冲淡水扩展的影响和作用机理至今还不清楚，是目前亟需解决的重要科学问题之一。.本研究首先阐明珠江口存在凸起区结构，在此基础上拟使用区域海洋模式（ROMS），并结合观测资料，研究不同因素（包括径流、潮汐和风场等）对凸起区稳定过程的影响机制；而后分析凸起区影响下，珠江冲淡水水平扩展形态、垂直层结结构的变化；进而通过计算盐量逆差通量等参量，定量评估凸起区在珠江冲淡水扩展过程中所扮演的角色；最后分析水体离岸输运方程，探讨凸起区引起的沿岸环流调整对冲淡水与沿岸水体交换过程的影响，揭示凸起区影响冲淡水扩展过程的动力机制。本项目研究对深入理解珠江冲淡水动力学特征，准确评估珠江冲淡水引起的环境效应，提高对广东沿海海洋环境变化的预测能力有重要意义。

珠江口凸起区是珠江冲淡水演替过程中的一个重要的动力学现象，对冲淡水在南海北部扩展和输运起着重要的调制作用。凸起区导致淡水在河口附近堆积的同时，也会造成大量的陆源营养盐、有机颗粒等的富集，进而对局地的生态环境造成影响。此前虽已有部分研究指出了珠江口凸起区的存在，但对于该凸起区具体的形成机制、对影响因素的响应特征等等都未有系统的阐述和分析。.珠江口作为一个外宽内窄的“喇叭”状河口，在传统理论上讲是不应有凸起区形成的。在观测及模式证据之下，珠江口形成凸起区的动力机制是本研究首先要解决的问题。在此基础之上，本研究进一步揭示了凸起区独特的变化特征及影响因素。研究发现，珠江口中部的大屿山水道是决定凸起区形成的重要因素。在普遍较浅的珠江口中，大屿山水道对于冲淡水的扩展起到了“子河口”的作用。在地形因素之外，潮汐也是影响凸起区形成的一个主要因素。在大潮退潮期间，沿着大屿山水道会形成一道退潮急流。在强退潮期间，该急流能够携带着大量的冲淡水进入外海，维持着凸起区的存在。因此，该凸起区的淡水供应并非连续的，其结构也存在着随潮变化：通常在急流进入凸起区内部时其强度最强，随后内部的淡水便持续地与高盐水混合，强度也逐渐变弱；在适宜的恒定风场之下，凸起区的尺度随着大小潮变化，在大潮达到最大尺度；当除去潮汐强迫后，退潮急流便也不复存在，凸起区也会消失。不同于其它河口的凸起区，径流对凸起区的影响并非是直接驱动凸起区的形成，而是通过维持河口内的淡水积聚，形成一个向海的斜压压强梯度，进而强化退潮急流，使其有足够的强度到达外海，形成凸起区。.该研究揭示了珠江口作为一个宽大河口，其区别于其他河口的独特的凸起区形成机制，在这一机制之下其对各种外界强迫也有着特殊的响应。该研究描述了珠江口凸起区的动力特征，对研究预测珠江冲淡水的扩散路径、服务区域生态环境的监管治理有着重要意义。