夏季舟山桃花島海域水文特征分析

鄭 衡，鄭 紅，童元正，楊 凡

（浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316022）

夏季舟山桃花島海域水文特征分析

鄭 衡，鄭 紅，童元正，楊 凡

（浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316022）

觀測并研究桃花島海域海洋動力學(xué)基本參數(shù)，對了解舟山桃花島海域水文環(huán)境和進(jìn)一步長期觀測研究舟山海域上升流的形成機(jī)制，及其對舟山海域的環(huán)境影響具有重要意義?；?014年6月末的桃花島海域?qū)嵉赜^測數(shù)據(jù)及相關(guān)資料，通過對CTD（溫鹽深儀）、ADCP（聲學(xué)多普勒流速剖面儀）以及相關(guān)潮汐、氣象數(shù)據(jù)的分析研究表明，夏季桃花島海域海水鹽度具有潮汐周期性，符合沿岸海區(qū)海水鹽度的日變化規(guī)律。近岸海域受潮汐混合的影響，落潮時(shí)沖淡水和海水混合不太明顯，而漲潮的時(shí)候（停潮之后的一兩個(gè)小時(shí)）由于淡水與海水的垂向混合導(dǎo)致溫鹽垂向變化不明顯。另外受地形的影響，桃花島海域局部海區(qū)淡水與海水的混合基本不受漲落潮的影響始終保持強(qiáng)烈的混合現(xiàn)象。

溫度；鹽度；潮汐混合；海底地形

河口區(qū)是海陸相互作用最為強(qiáng)烈的區(qū)域，同時(shí)也往往是重要漁場所在地，對河口區(qū)河、海水混合造成的溫鹽分布及變化等的研究，對環(huán)境保護(hù)、海運(yùn)、港工以及農(nóng)田水利的建設(shè)，對河口區(qū)漁業(yè)生態(tài)以及波浪流的研究都具有重要意義[1]。早在上世紀(jì)60年代初毛漢禮等就對杭州灣[2]和長江口[3]的河海水混合問題進(jìn)行了初步的研究。王偉強(qiáng)等[4]對福建九龍江河海水混合的特征做了深度的分析研究。

舟山地處長江入?？?，舟山海域是長江沖淡水、錢塘江水與東海海水集中交匯的海域，海陸相互作用明顯，潮汐和徑流是該海域最主要的動力因素[1]。由于長江徑流巨大，且季節(jié)差異明顯，加之舟山海域地形復(fù)雜，長江沖淡水與海水伴隨著潮汐有強(qiáng)烈的混合現(xiàn)象，使得舟山海域海水的溫鹽分布隨潮汐的變化更加復(fù)雜，此外舟山海域夏季有明顯的上升流現(xiàn)象[5-7]，擁有全國著名的舟山漁場。

1 材料與方法

2014年6月26日，利用“浙海科1號”考察船在（29.76-29.86°N，122.29-122.39°E）范圍內(nèi)，調(diào)查了5個(gè)斷面和9個(gè)站點(diǎn)。利用COMPACT-CTD ASTD配備的專門傳感器記錄9個(gè)站點(diǎn)（C1-C10站點(diǎn)，除C6外）的鹽度和溫度，同時(shí)使用WHS300KHZ型號的ADCP記錄了5個(gè)斷面的海水的流速流向和海底深度。

本文的研究區(qū)域以及斷面、站點(diǎn)的分布如圖1所示。該目標(biāo)海域?qū)儆陂L江口舟山桃花島海域，海域東北向?yàn)橹旒壹猓鬟厼樘一◢u，正北為西峰島，東南面為烏駐山（小島礁），有一條烏沙水道貫穿該海域。

圖1 桃花島海域以及斷面站點(diǎn)分布圖Fig.1 Sampling sites and the route of underway measurement at Taohua island area

在目標(biāo)海域選定如圖1所示的五個(gè)斷面，考察船按照T1-T3-T4-T2-T1-T4的順序?qū)ξ鍌€(gè)斷面進(jìn)行連續(xù)的測量。并且在五個(gè)斷面上選定了C1-C10的10個(gè)定點(diǎn)測量的站點(diǎn)，但因考察過程中的特殊情況，其中C6點(diǎn)在實(shí)際測量過程中被取消。為研究同一站點(diǎn)在漲潮和落潮時(shí)海水展現(xiàn)的不同現(xiàn)象，對C1-C5這五個(gè)站點(diǎn)分別在早上（落潮）和下午（漲潮）的時(shí)候各觀測一次。其余站點(diǎn)只進(jìn)行一次觀測。表1中給出了各站點(diǎn)及測線以時(shí)間先后為順序的測點(diǎn)測線時(shí)間表,其中為區(qū)別上、下午測量的C1-C5這五個(gè)測點(diǎn)，將下午測量的C1-C5這五個(gè)測點(diǎn)后面分別加上字母b。

表1 測點(diǎn)測線時(shí)間表Tab.1 Measuring sites and routes schedule

2 結(jié)果與分析

2.1 潮汐混合對海水溫鹽分布的影響

2.1.1 鹽度隨潮汐的周期性變化

近岸地區(qū)的鹽度日變化比較規(guī)則，具有潮汐周期的特點(diǎn)：一日內(nèi)有兩峰兩谷或一峰一谷的起伏，漲潮時(shí)增鹽，落潮時(shí)降鹽，最大、最小值發(fā)生在潮流最弱時(shí)刻。而舟山桃花島海域的潮汐基本屬于不規(guī)則半日潮，通過獲取潮汐表上蝦峙島（蝦峙島海域與桃花島海域潮汐狀況近似，這里將蝦峙島的潮位數(shù)據(jù)用于桃花島）2014年6月26日前后共五天的潮汐數(shù)據(jù)，得到如圖2所示的潮位圖。

圖2 蝦峙島6月24日-28日潮位圖Fig.2 Tide level of Xiazhi island at June 24-28

圖2中縱坐標(biāo)表示潮位高度，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，潮位圖左側(cè)的文本框則顯示了2014年6月24日-28日連續(xù)5 d的高低潮潮時(shí)和潮高。其中A1-A2段為26日觀測時(shí)間段的潮汐變化情況，由圖中曲線以及文本框數(shù)據(jù)可知26日早上07：58開始為落潮，14：35達(dá)到最低潮之后漲潮，至20：46達(dá)到最高潮，結(jié)合觀測的時(shí)間表可知C1-C10為落潮在C10點(diǎn)達(dá)到最低潮即停潮，之后C9-C3b為漲潮。

圖3中顯示了各站點(diǎn)鹽度隨深度的變化曲線，從鹽度的變化趨勢來看，C1-C4點(diǎn)海水上層鹽度呈下降的趨勢，表層海水鹽度由27降至26.5，C8點(diǎn)的海水鹽度變化范圍為28～29，C10點(diǎn)海水鹽度變化范圍是27.8～28.1，而C9-C1b點(diǎn)海水上下層鹽度都有上升的趨勢，表層海水鹽度由26.6升至27.8，底層海水鹽度由27.5升至28.3。上午落潮時(shí)各點(diǎn)鹽度的垂向變化比下午漲潮時(shí)的鹽度的垂向變化明顯，尤其在上層海水體現(xiàn)的尤為突出。忽略C8、C10的鹽度值變化，鹽度總體上伴隨著潮汐的變化而變化，即隨著上午落潮鹽度變小，隨著漲潮，鹽度增加，具有一定的潮汐周期特征。而舟山海域的潮汐為半日潮，因此桃花島海域海水鹽度隨著潮汐漲落一日內(nèi)會有兩次的升降變化。

圖3 各站點(diǎn)鹽度隨深度變化圖Fig.3 Vertical distribution of temperature in each site

2.1.2 潮汐混合對海水溫度分布的影響

圖4為C1-C5各站點(diǎn)海水溫度隨深度在上午的變化曲線，而圖5為C1-C5各站點(diǎn)海水溫度隨深度在下午的變化曲線，由圖4和圖5顯示的各站點(diǎn)海水的溫度變化得：上午C1-C5各站點(diǎn)海水表層至底層溫度變化范圍為21.9～22.4℃，而下午C1-C5各站點(diǎn)的海水溫度由表層至底層幾乎不變維持在21.9～22℃之間，說明上午落潮時(shí)各點(diǎn)溫度的垂向變化比下午漲潮時(shí)各點(diǎn)溫度的垂向變化要顯著。再結(jié)合圖3中C1-C5各站點(diǎn)上下午的鹽度變化發(fā)現(xiàn)：上午C1-C5各站點(diǎn)的海水鹽度由表層到底層的變化范圍在26.5～28.3之間，而下午C1-C5各站點(diǎn)（除C3b外）的海水鹽度由表層到底層的變化范圍為27.2～28.3，且中上層的海水鹽度幾乎不變，上午海水的溫鹽垂向變化比下午海水的溫鹽變化更加明顯，差異顯著。綜合C1-C5各站點(diǎn)上下午海水溫鹽度的變化可得：早上（落潮的時(shí)候）沖淡水和海水開始混合但混合現(xiàn)象不太明顯，隨著時(shí)間的推移至下午（漲潮的時(shí)候，停潮之后的1～2 h）混合逐漸加強(qiáng)尤其是表層的淡水與海水的混合尤為突出。上述現(xiàn)象說明潮汐混合使得桃花島海域的沖淡水和海水隨著時(shí)間的累積在漲潮的時(shí)候發(fā)生強(qiáng)烈的垂向混合。

圖4 C1-C5各點(diǎn)上午的溫度隨深度的變化曲線Fig.4 Vertical distribution of temperature in C1-C5 sites at forenoon

圖5 C1-C5各點(diǎn)下午的溫度隨深度的變化曲線Fig.5 Vertical distribution of temperature in C1-C5 sites at afternoon

2.2 水道地形對C8、C10兩點(diǎn)溫鹽分布的影響

圖3中C8與C10這兩點(diǎn)的鹽度垂向分布情況較其他各點(diǎn)有顯著差異，本文對此現(xiàn)象進(jìn)行了初步的探討。圖6是根據(jù)解放軍司令部航海部2014年出版的舟山海域的海圖，取其水深數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算得到如下的舟山桃花島海域的水深地形圖。

圖6中顯示在烏沙水道下方（29°49.50′-29°50.00′N，122°20.50′-122.21.00′E）范圍內(nèi)有一深度在80～90 m的深坑，深坑往東南方向有一遞減的深度梯度。C2、C4、C8、C10在圖上可近似的看成是在這一深度梯度斷面上的，且C10和C8兩點(diǎn)的深度明顯大于C4與C2，因此對這四個(gè)點(diǎn)的溫度和鹽度的對比分析將對研究C8與C10兩個(gè)站點(diǎn)的溫鹽異樣具有重要意義。根據(jù)CTD采集的這四個(gè)站點(diǎn)的溫鹽數(shù)據(jù)并利用三次樣條插值算法得到這四個(gè)站點(diǎn)之間的海水溫鹽度分布的剖面圖，如圖7和圖8所示。

圖6 桃花島海域地形圖Fig.6 Topography of the investigation area

圖7 C2、C4、C8、C10四站點(diǎn)鹽度分布圖Fig.7 Vertical distribution of salinity between C2,C4,C8 and C10 at afternoon

圖8 C2、C4、C8、C10四站點(diǎn)溫度分布圖Fig.8 Vertical distribution of temperature between C2,C4,C8 and C10 at afternoon

對潮位圖的分析可知26日上午07：58開始落潮至下午14：35停潮即在對C10點(diǎn)進(jìn)行測量的時(shí)候剛好是停潮的時(shí)候。從鹽度角度分析，根據(jù)沿岸地區(qū)的海水鹽度隨潮汐周期性變化，C8與C10點(diǎn)的海水鹽度與之前各站點(diǎn)的海水鹽度相比應(yīng)該是比之前測量的各站點(diǎn)的海水鹽度要低，但由圖3可得C8的海水鹽度變化范圍在28～29，C10的海水鹽度變化范圍是27.8～28.1，這兩個(gè)站點(diǎn)的鹽度幾乎穩(wěn)定不變且高于鄰近站點(diǎn)，而C2的海水鹽度變化范圍在26.5～28.3，C4的海水鹽度變化范圍為26.6～28.4，此外，就溫度而言，C8的海水溫度變化范圍在21.9～22.05℃，C10的海水溫度穩(wěn)定在21.9℃，這兩個(gè)站點(diǎn)的海水溫度也幾乎不變，而C2的海水溫度變化范圍在21.8～22.3℃，C4的海水溫度變化范圍為21.9～22.3℃。結(jié)合上述四個(gè)站點(diǎn)間的溫鹽分布剖面圖（圖7～8），可以發(fā)現(xiàn)C8與C10間的海水溫鹽度的分布處于明顯的混合狀態(tài)，而C2、C4以及C8之間海水溫鹽度的分布處于明顯的層化狀態(tài)。在桃花島海域潮汐混合的大背景下C8站點(diǎn)和C10站點(diǎn)與其他站點(diǎn)最大的不同在于與之對應(yīng)的特殊的海底地形，而一些相關(guān)文獻(xiàn)也指出了海底地形對舟山海域海水的溫鹽分布有著重要影響[8]。在考慮地形與潮汐的情況下獲得如下圖所示的潮流剖面示意圖。

根據(jù)圖6以及C2、C4、C8、C10四點(diǎn)所在的深度，得到如圖8所示的海底地形以及四個(gè)站點(diǎn)的分布情況，根據(jù)C8與C10兩點(diǎn)的強(qiáng)烈混合情況以及C2、C4兩點(diǎn)的溫鹽變化情況得知海流可能存在如圖9所示的由表層向底層的漩渦型的海流，四個(gè)站點(diǎn)之間的地形變化使得C8與C10兩點(diǎn)的上層海水與下層海水充分地混合。使得即使在落潮的時(shí)候C8與C10點(diǎn)的鹽度也比一般的沖淡水鹽度高，同時(shí)鹽度和溫度的垂向變化很小甚至不變。

圖9 C2、C4、C8、C10四點(diǎn)剖面海流示意圖Fig.9 Current in the profile of C2,C4,C8 and C10

3 結(jié)論

在前人的研究基礎(chǔ)上可知舟山桃花島海域在夏季具有明顯的上升流現(xiàn)象，而獲取該海域的水文參數(shù)分析得到其動力學(xué)因素和水文環(huán)境是研究目標(biāo)海域上升流現(xiàn)象形成機(jī)制等的基礎(chǔ)，本文通過對2014年6月26日舟山桃花島海域的實(shí)地觀測數(shù)據(jù)分析得到如下的一些結(jié)論：（1）夏季桃花島海域海水鹽度具有潮汐周期性，符合沿岸海區(qū)海水鹽度的日變化規(guī)律；（2）落潮時(shí)沖淡水和海水開始混合但混合不太明顯，而漲潮的時(shí)候（停潮之后的一兩個(gè)小時(shí)）由于之前落潮沖淡水與海水混合的時(shí)間積累導(dǎo)致淡水與海水的垂向強(qiáng)烈混合，表現(xiàn)為溫鹽垂向變化不明顯；（3）由于地形變化使得C8與C10兩個(gè)站點(diǎn)的沖淡水與海水產(chǎn)生了強(qiáng)烈的垂向混合且不受漲落潮的影響；

較為遺憾的是短期的數(shù)據(jù)不足以分析出桃花島海域的上升流現(xiàn)象及其形成機(jī)制，它需要長期的海洋觀測資料分析得到，而目前為止利用科考船對該海域的長期觀測資料十分有限，現(xiàn)今對該海域的上升流的觀測還是以衛(wèi)星觀測為主，而衛(wèi)星觀測因?yàn)槠浞直媛室约半姶挪ㄔ谒袀鞑ツ芰Φ南拗?，使得它獲取的海洋資料沒有實(shí)地獲得的精確和詳細(xì)。因此對該海域進(jìn)行聲學(xué)觀測可能是今后研究桃花島海域甚至整個(gè)舟山海域水文特征的一種可行手段，基于這個(gè)觀點(diǎn)，我們將會在桃花島海域布設(shè)聲學(xué)設(shè)備，形成聲學(xué)觀測網(wǎng)絡(luò)[9]，對桃花島海域進(jìn)行長期的聲層析觀測[10-11]，獲取更多的該海域的三維的海洋水文資料和動力學(xué)參數(shù)。而本次海洋觀測就是以此為目的的一次初步的探索。

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Hydrological Characteristics Analysis in Summer over the Taohua Island Aea Area,Zhoushan

ZHENG Heng,ZHENG Hong,TONG Yuan-zheng,et al
(Marine Science and Technology School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

Observation and study the basic parameters of marine dynamic over the Taohua island sea area has great significance of realizing its hydrological environment and to further understand the upwelling in this sea area.Based on the observation data and relevant information,through the analysis of the CTD data,ADCP data,tidal data and meteorological data show that the water salinity in Taohua island sea area has the tidal cyclical,and accords with the daily variation law of coastal ocean salinity.Inshore areas influenced by tidal mixing,when it is a ebb tide the mixing between the freshwater and seawater is not obvious,and when it is a flood tide due to vertical mixing of the freshwater and seawater the vertical change of thermohaline is not obvious.In addition to the influence of the terrain,the mixing phenomenon in a partial of the sea area always stay strong.

temperature;salinity;tidal mixing;terrain of the seabed

P731

A

1008－830X(2015)05－0424－05

2015-04-02

國家海洋局2015年海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（20150525）

鄭衡（1991-），男，浙江溫州人，研究方向：物理海洋學(xué).

通訊簡介：童元正.E-mail:tongyuan zheng@hou mail.com