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九龙江冲淡水在台湾海峡西部扩展特征的观测与动力分析

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.2 河流冲淡水的主要研究方法和内容

1.3 理想河流冲淡水的结构和影响河流冲淡水扩展的因素

1.3.1 理想河流冲淡水的结构

1.3.2 影响河流冲淡水扩展的因素

1.4 九龙江冲淡水研究进展

1.4.1 九龙江口-厦门湾海域九龙江冲淡水的研究进展

1.4.2 台湾海峡内九龙江冲淡水的研究进展

1.5 研究目的、方法和内容

第二章 九龙江及其毗邻海域水文气象环境概况

2.1 九龙江入海径流量

2.1.1 资料来源

2.1.2 九龙江入海径流量的变化周期

2.1.3 九龙江入海径流量的极端值

2.1.4 2009-2012年航次调查前一个月九龙江入海径流量

2.2 风

2.2.1 季风

2.2.2 2008-2012年航次前两天的风况

2.3 海流

2.3.1 冬季台湾海峡海流特征

2.3.2 夏季台湾海峡海流特征

2.4 上升流

2.5 潮汐

2.6 本章小结

第三章 九龙江冲淡水的现场观测与动力分析

3.1 观测资料

3.2 夏季厦门湾口附近海域温、盐度分布特征

3.2.1 2009年6-7月厦门湾口附近海域温、盐度分布特征

3.2.2 2010年6月厦门湾口附近海域温、盐度分布特征

3.2.3 2011年6-7月厦门湾口附近海域温、盐度分布特征

3.2.4 2012年7月厦门湾口附近海域温、盐度分布特征

3.2.5 小结与讨论

3.3 夏季九龙江冲淡水分布的解释

3.3.1 二维射流理论

3.3.2 2009年6-7月航次九龙江冲淡水分布的流体力学解释

3.3.3 2010年6月航次九龙江冲淡水分布的流体力学解释

3.3.4 2012年7月航次九龙江冲淡水分布的流体力学解释

3.3.5 讨论与小结

3.4 冬季厦门湾口温、盐度分布特征

3.4.1 2008年11月厦门湾口附近海域温、盐度分布特征

3.4.2 2012年2月厦门湾口温、盐度分布特征

3.4.3 小结

3.5 本章小结

第四章 九龙江冲淡水的卫星遥感及动力分析

4.1 数据介绍

4.2 浊度分布特征及解释

4.2.1 2010年6月28日浊度分布特征

4.2.2 统计热力学模型

4.2.3 厦门湾口附近海域浊度分布特征的解释

4.3 九龙江冲淡水的扩展形态

4.3.1 冲淡水的指示因子

4.3.2 夏季九龙江冲淡水的扩展形态

4.4 讨论

4.4.1 陆源DOM分布模型参数取值

4.4.2 九龙江冲淡水扩展形态的主要影响因素

4.5 本章小结

第五章 理想化九龙江冲淡水对沿岸流的响应

5.1 模型设置

5.2 结果分析

5.2.1 冲淡水的结构

5.2.2 临界背景沿岸流的分析

5.2.3 动量分析

5.2.4 冲淡水流速结构的理论分析

5.3 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 不足之处及展望

参考文献

发表及完成的论文

致谢

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摘要

本文以实测CTD数据、卫星遥感浊度资料为基础,分析了九龙江冲淡水在台湾海峡西部的水文特征和扩展模式;在径流量和遥感风场数据的基础上,探讨了九龙江冲淡水扩展方式的主要影响因素,并结合流体力学的知识和热力学统计模型对九龙江冲淡水的动力特征进行了研究;同时,本文还利用ROMS模式模拟了不同背景沿岸流下,理想化九龙江冲淡水的扩展情况,进一步了解理想化九龙江冲淡水对沿岸流的响应过程和动力机制。 通过对2009-2012年6-7月厦门湾口附近海域CTD资料的分析表明,2009年、2010年和2012年夏季九龙江冲淡水以射流的形式经厦门湾进入台湾海峡西部;进入台湾海峡后,九龙江冲淡水在扩展的过程中可能会发生淡水块的脱落,形成孤立的低盐区。通过分析厦门湾口附近海域2008年11月和2012年2月航次的CTD资料,结果显示:冬季厦门湾口附近海域被低温、低盐水覆盖,这些低盐水不仅来自九龙江,也有可能是浙闽沿岸流或闽江冲淡水;2008年冬季航次期间,九龙江冲淡水不以射流的形式进入台湾海峡。 利用二维射流理论知识对实测资料进行分析结果表明,东山附近上升流区的低温、高盐水在某些航次期间会在西南风的驱动下,以射流的形式流经厦门湾口附近海域,与九龙江冲淡水射流相互作用,影响九龙江冲淡水的水文特征和扩展方式。 根据MODIS浊度资料和CTD资料,统计出夏季九龙江冲淡水主要有四种扩展形态:(1)沿岸向东北扩展的形态;(2)同时向东北和西南扩展的双向扩展形态,其中,2010年和2012年夏季航次期间,九龙江冲淡水的扩展形态属于这一类型;(3)集中在厦门湾口向外扩展的形态,除上述两个夏季航次外,其他航次期间九龙江冲淡水的扩展方式属于该类型;(4)离岸向东北方扩展形态。分析表明径流量、风场、沿岸流和地形均对九龙江冲淡水的扩展有影响。 由于流场数据的缺乏,沿岸流对冲淡水的扩展有何影响不能定量描述,本文通过利用ROMS模型,设计在不同背景沿岸流的作用下,对理想化的九龙江冲淡水进行模拟,结果表明:背景沿岸流对冲淡水的扩展是有影响的,当背景沿岸流小于0.05 m/s时,理想化九龙江冲淡水主要沿岸向西南扩展;当背景沿岸流大于0.05 m/s时,冲淡水主要向东北方扩展,扩展形态与岸线成一定的夹角;理论分析与模型结果显示,当背景沿岸流为0.05 m/s左右时,冲淡水趋于垂直于岸线,达到稳定状态。动量分析和理论分析表明,随着背景沿岸流的增加,冲淡水叠加在背景沿岸流之上,形成一个两层的垂直流速结构,上层的冲淡水处于准地转平衡状态,下层是由正压驱动的单向水流,动量平衡为正压和垂直涡动粘滞项,科氏力的作用变小。

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