烟台四十里湾物理环境特征及其对物质输运的影响

陆源污染物排放过量是造成近岸海域污染的最主要原因，控制和减少陆源污染是改善近岸海域环境状况的根本之策，是保护海洋生态环境的有效方法。对污染物在海湾或沿岸水域内的输运规律以及污染物浓度的分布和变化的正确描述，有利于科学有效地制定相关政策以从根本上改善当地生态环境。.本项目拟对烟台四十里湾的物理环境场进行系统研究，了解该海域污染物入海通量和流场以及海表面风场的时空变化特征，进而从理论上分析物理环境对入海污染物扩散输运过程的可能影响；在此基础上，运用三维模型Princeton Ocean Model（POM）开展四十里湾污染物质输运的数值模拟研究，并设计针对潮汐、风等影响物理变量的敏感性实验，对数值模拟结果进行综合分析并与观测数据的理论分析比对，探讨该海域物理环境场中各要素在污染物输运过程中的作用和影响输运过程的决定性因素。

本项目拟对烟台四十里湾的物理环境场进行系统研究，了解该海域污染物入海通量和流场以及海表面风场的时空变化特征，进而从理论上分析物理环境对入海污染物扩散输运过程的可能影响；在此基础上，运用三维模型Princeton Ocean Model（POM）开展四十里湾污染物质输运的数值模拟研究，并设计针对潮汐、风等影响物理变量的敏感性实验，对数值模拟结果进行综合分析并与观测数据的理论分析比对，探讨该海域物理环境场中各要素在污染物输运过程中的作用和影响输运过程的决定性因素。研究结果表明：控制四十里湾生态系统时空变化的物理过程包括潮汐、风场和陆源污染物的排放。四十里湾的主要潮汐成分为半日潮和不正规日潮，它们对海湾内的潮流和能量变化起着主导作用；已知最大潮流在海湾边缘处，约40 cm/s；而海湾内部的潮流相对较弱，约10 cm/s。混合潮可以导致湍流混合，从而在很大程度上影响污染物以及生物量等的垂向分布。在夏季四十里湾盛行东南风，风驱动的流场在表层海水输运上起了非常重要的作用，特别是海湾内部潮流较弱的区域。在海湾边缘处，潮流主要在西北方向来回移动，因此污染物及营养物质平行于海岸线移动。然而，潮汐余流沿着芝罘岛向东南方向运动，这也决定了污染物质的运输方向。此时，在海湾内部，由于潮汐作用变弱，水交换作用也明显变弱。因此，盛行的东南季风极易导致污染物和营养物质富集于海湾西北部，使得该海域的水质状况持续恶化。