長江口及其鄰近海區(qū)環(huán)流和溫、鹽結(jié)構(gòu)動力學研究

IV鹽度結(jié)構(gòu)

劉興泉 侯一筠 尹寶樹 楊德周

(中國科學院海洋研究所 青島 266071)

本研究的I、II、III部分已分別對數(shù)值研究的定解條件和實施方案(劉興泉等, 2008a)、環(huán)流的基本特征(劉興泉等, 2008b)和溫度結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬結(jié)果(劉興泉等, 2015)進行了較詳盡的論述。本文是該研究的第四部分, 將對基于定解條件和研究方案(陳達熙,1992)下獲得的與研究海區(qū)環(huán)流和溫度結(jié)構(gòu)對應(yīng)的31°N、31.5°N 和 32.0°N 緯度斷面和 122.0°E、122.5°E和123.0°E經(jīng)度斷面鹽度模擬結(jié)果進行分析。揭示長江口及鄰近海區(qū)四季的鹽度數(shù)值分布特征和變化規(guī)律, 闡明鹽度結(jié)構(gòu)及其躍層的生成機制和動力成因。

對于長江口及其鄰近海區(qū)的鹽度分布特征以及長江沖淡水的性質(zhì)已有不少工作。毛漢禮等(1964)和任允武等(1964)對夏季和冬季南黃海和東海北部(28°—37°N)的水文特征以及海水類型(水系)進行研究, 趙保仁等(1992)分析了長江口海域溫、鹽度分布的基本特征和上升流現(xiàn)象, 唐曉暉等(2004)分析了長江口鄰近海域夏、冬季水文特征, 鄭曉琴等(2008)利用三維溫鹽模型研究了長江口及鄰近海域夏季溫鹽分布特征, 劉浩等(2013)分析了長江口水域水體結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化。以上工作也為本研究鹽度結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬結(jié)果提供了驗證依據(jù)。

1 冬季鹽度分布

圖1和圖2分別是冬季研究海區(qū)31°N、31.5°N、32°N 緯度斷面和 122.0°E、122.5°E、123.0°E 經(jīng)度斷面鹽度的數(shù)值模擬結(jié)果, 其等值線間距均為 0.5。由圖1和圖2緯度和經(jīng)度斷面的等鹽線分布可以看出,在長江口(31.5°N)近岸等鹽線與海面呈垂直分布, 至近岸以遠等鹽線變?yōu)樵诤Ｃ嬉欢藘A向外海、海底一端朝向近岸的弧形分布; 長江口以南(31°N)近岸等鹽線也與海面呈垂直分布, 近岸以遠變?yōu)楸韺觾A向外海、表層以下與海面垂直, 至外海又逐漸變?yōu)樯蠈优c海面垂直而底層朝向近岸的弧形分布, 這種弧形分布等鹽線在外海又變成自表層至底層與海面垂直, 陡坡區(qū)底層等鹽線呈兩端分別朝向近岸和海底而中部凸向外海的弧形分布。長江口以北(32°N)除了外海的底層等鹽線與海面呈有傾角的曲線分布外, 其它區(qū)域均與海面垂直分布。

由圖1和圖2等鹽線的變化趨勢可以看出, 在長江口及其以南近岸與海面垂直的等鹽線在近岸以遠分布密集, 特別是海面鹽度梯度大的沖淡水區(qū)分布尤為密集, 并自近岸以遠至近岸和外海逐漸由密變疏; 陡坡區(qū)與海面具有傾角的等鹽線自表層至底層逐漸由疏變密, 且其傾角逐漸變小, 在近底層幾乎與海面平行; 外海與海面垂直的等鹽線在外海變得更為稀疏。長江口以北近岸至123.5°E與海面垂直的等鹽線在近岸分布較密集, 且自近岸至外海逐漸由密變疏, 在123.5°E以西的底部等鹽線有一個小的密集分布區(qū)。與長江口及其以南相比, 長江口以北等鹽線分布變得更加稀疏。

圖1 冬季緯度斷面鹽度分布Fig.1 Salinity distribution on latitude sections in winter

圖2 冬季經(jīng)度斷面鹽度分布Fig.2 Salinity distribution on longitude sections in winter

由等鹽線的分布特征和變化趨勢表明, 冬季長江口及其以南近岸以遠鹽度呈垂直均勻分布; 長江淡水與外海高鹽水交匯區(qū)的鹽度變化顯著, 從而在交匯區(qū)形成鹽度鋒, 其強度隨著鹽度梯度自交匯區(qū)到河口內(nèi)和外海的減小而減弱。長江口陡坡區(qū)的近岸表層呈現(xiàn)弱的層化, 而外海底層則呈現(xiàn)較強的層化,近岸表層以下和外海底層以上鹽度呈垂直均勻分布,陡坡至外海其鹽度又幾乎呈均勻分布。劉浩等(2013)分析長江口水域水體結(jié)構(gòu)認為, 冬季鹽度在垂直方向均勻分布, 長江沖淡水主要局限于沿岸一帶。本研究的數(shù)值模擬結(jié)果與劉浩等(2013)的結(jié)論基本一致。長江口以南陡坡至外海底層出現(xiàn)層化, 其層化現(xiàn)象自陡坡至外海逐漸減弱, 而自表層至底層逐漸增強,外海特別是長江口以南(31°N)鹽度幾乎呈均勻分布,陡坡區(qū)底層出現(xiàn)較強的分層。在長江口以北, 其鹽度除了外海底層出現(xiàn)弱的層化外, 其它區(qū)域鹽度大致呈垂直均勻分布, 在123.5°E以西底部等鹽線密集分布區(qū)有一個鹽度略高的鹽核。冬季研究海區(qū)的鹽度分布為近岸和表層低, 外海和底層高, 長江口河道內(nèi)的最低鹽度大約僅有3, 外海和底層鹽度可超過33, 而長江口以南外海鹽度更是高達 33.5以上。長江口及其以南陡坡區(qū)和長江口以北外海的表底層鹽差分別約 1.5和 0.5。就 31°N和 32°N斷面的數(shù)值結(jié)果, 與毛漢禮等(1964)和唐曉暉等(2004)冬季的分析結(jié)果比較發(fā)現(xiàn), 鹽度總的分布特征和變化趨勢基本相同, 由此證實其它區(qū)域鹽度的模擬結(jié)果也與觀測結(jié)果一致。

比照圖1和圖2中各緯度和經(jīng)度斷面等鹽線的變化趨勢不難發(fā)現(xiàn), 隨著自北往南和自近岸至外海坡度和水深由小變大, 海面溫度由低變高(陳達熙,1992), 其近岸與海面垂直等鹽線的疏密和垂直程度由北至長江口逐漸增大, 而外海與海面垂直等鹽線的疏密和垂直程度卻由北至長江口逐漸減小。自長江口往南近岸與海面垂直等鹽線的疏密和垂直程度都沒有太大的變化, 而外海等鹽線的疏密和垂直程度卻自長江口往南逐漸增大。這表明, 冬季研究海區(qū)的鹽度在近岸的水平變化和垂直均勻分布程度自北至長江口逐漸增強, 外海鹽度的水平變化和垂直均勻分布程度自北至長江口逐漸減弱。自長江口往南近岸鹽度的水平變化和垂直均勻分布程度都沒有太大的變化, 而外海鹽度的水平變化和垂直均勻分布程度卻自長江口往南逐漸增強。

冬季, 長江徑流量雖為常年最低, 但其沖淡水仍對研究海區(qū)的鹽度分布產(chǎn)生較大影響。冬季在劇烈偏北風的作用下, 南下的東海沿岸流和北上的臺灣暖流同時增強, 在二者強水平對流作用下, 也使得海區(qū)的垂直對流增強。由北邊界進入研究海區(qū)的東海岸流在沿岸界向東南流動的過程中, 近岸表層低鹽水向南和向外海輸送, 因此使長江口以北近岸鹽度表層低、底層略高且垂直均勻分布。長江淡水出河口后與東海沿岸流匯合并一同南下, 來自北部的高鹽水與淡水在強垂直對流的作用下, 使得長江口及其以南近岸淺水區(qū)鹽度呈垂直均勻分布。同時淡水在與外海高鹽水的混合過程中使交匯處鹽度急劇變化, 從而在淡水與高鹽水交匯處形成鹽度鋒。由于在長江口外受長江徑流的影響, 臺灣暖流在北上過程中, 自南至長江口其流幅由寬變窄, 自長江口至北則由窄變寬(劉興泉, 2008b), 因此外海的鹽度分布自南至長江口逐漸減小, 而自長江口往北逐漸增大。

圖3 春季緯度斷面鹽度分布Fig.3 Salinity distribution on latitude sections in spring

圖4 春季經(jīng)度斷面鹽度分布Fig.4 Salinity distribution on longitude sections in winter

2 春季鹽度分布

圖3和圖4分別是春季研究海區(qū)31°N、31.5°N、32°N 緯度斷面和 122.0°E、122.5°E、123.0°E 經(jīng)度斷面鹽度的數(shù)值模擬結(jié)果, 等值線間距均為0.5。由圖3和圖4緯度和經(jīng)度斷面等鹽線分布看出, 在長江口以北(32°N)其等鹽線在近岸和外海與海面呈垂直分布,而近岸至外海的底層呈兩端下垂而中部上突的弓形分布, 其弓形等鹽線應(yīng)是鍥入底層的臺灣暖流高鹽水北上所致。在長江口(31.5°N)及其以南(31°N)長江口內(nèi)及近岸等鹽線與海面大致呈垂直分布, 近岸至外海其等鹽線逐漸變?yōu)榻兑欢讼鲁镣夂Ｒ欢松下N的半碗狀分布, 這種半碗狀等鹽線在外海的表層至次表層又逐漸變?yōu)榕c海面呈垂直分布。

由圖3和圖4等鹽線變化趨勢可以看出, 近岸和外海特別是長江口以北與海面垂直的等鹽線分布稀疏, 近岸以遠的弓形(32°N)和半碗狀(31°N、31.5°N)等鹽線在近表層和次表層分布密集, 長江口及其以南近岸以遠陡坡區(qū)(圖 4, 122.5°E)海面鹽度梯度大的長江沖淡水區(qū)分布尤為密集。其中弓形等鹽線自近表層至表層和底層逐漸由密變疏, 近岸和外海與海面垂直的等鹽線分別至近岸和外海由密變疏。半碗狀等鹽線自次表層至表層和底層以及自近岸至外海逐漸由密變疏, 至深底層變得尤為稀疏。這表明, 春季在長江口及其以南近岸以遠長江淡水與外海北上臺灣暖流高鹽水交匯處鹽度變化顯著, 其余區(qū)域變化緩慢, 尤其長江口及其以南陡坡至外海的深底層鹽度變化尤為緩慢。

由等鹽線的分布特征和變化趨勢看出, 春季研究海區(qū)近岸淺水區(qū)和陡坡至外海的表層至次表層鹽度呈垂直均勻分布, 在長江口以北近岸至外海的底層存在一個自南向北伸展的鹽舌, 這個鹽舌正是由底層北上的臺灣暖流所致。在長江口及其以南, 近岸以遠鹽度顯著變化的沖淡水區(qū)其近表層形成較強的鹽躍層, 躍層強度自近表層至底層迅速減弱, 使陡坡至外海的底層鹽度幾乎呈均勻分布, 且保持高鹽特征。由鹽度分布特征和變化趨勢表明, 在春季研究海區(qū)已形成鹽躍層, 這與劉浩等(2013)分析的長江口水域水體結(jié)構(gòu)的結(jié)論一致。春季研究海區(qū)的鹽度分布在長江口以北為近岸和外海高, 而在近岸與外海之間低; 表層鹽度低, 底層鹽度高; 近岸鹽度為 26.5, 外海鹽度可高于31.5, 近岸和外海之間表層鹽度低于25.5。長江口及其以南近岸和表層鹽度低, 外海和底層鹽度高, 其中長江河口內(nèi)最低鹽度只有 6, 外海鹽度可超過 31.5, 長江口以南近岸鹽度也只有11, 外海超過31.5, 長江口及其以南陡坡至外海的深底層鹽度可高達32以上。

比照圖3和圖4緯度和經(jīng)度斷面等鹽線的變化趨勢不難發(fā)現(xiàn), 隨著自南往北岸坡和水深的變小以及自近岸至外海水深的增大, 長江口及其以南近岸和近岸以遠等鹽線的密集程度并沒有太大變化, 而自長江口往北等鹽線卻由密變疏; 整個海區(qū)由南往北外海與海面垂直的等鹽線自海面至海底的垂直距離逐漸增大。這表明, 春季長江沖淡水對長江口及其以南近岸和近岸以遠的表層鹽度分布影響較大, 而對長江口以北影響較小。隨著臺灣暖流自南至長江口流幅由寬變窄和自長江口往北流幅由窄變寬及其流速一致的由強變?nèi)?劉興泉等, 2008b), 外海表層至次表層與海面垂直等鹽線的密集程度和水平跨距卻自南往北逐漸由小變大。這表明, 外海表層至次表層鹽度的水平變化和垂直均勻分布程度自南往北逐漸減小, 長江口以北底層鹽舌的強度也逐漸減弱, 長江口及其以南近岸以遠鹽躍層厚度和它的強度并沒有發(fā)生太大變化。由鹽躍層雛形及其強度表明, 春季在長江口以遠沖淡水多浮置于表層, 而臺灣暖流高鹽水鍥入底層。

春季, 研究海區(qū)已由冬季的偏北風轉(zhuǎn)為偏東風,其風速也遠弱于冬季。東海沿岸流隨風向變化和風速減弱而減弱, 東海沿岸流只影響長江口以北海區(qū)。春季隨著降水增多長江徑流量開始增大, 長江淡水出長江口后開始由東南向東和東北偏轉(zhuǎn), 其中崇明島以北河道支流出河口后轉(zhuǎn)向東北(劉興泉等, 2008b)。向東和東南的徑流與北上臺灣暖流匯合, 由于長江口及其以南近岸水淺, 且受長江徑流影響大, 而受臺灣暖流影響小, 因此鹽度呈垂直均勻分布。與冬季相比, 春季長江沖淡水向外海伸展較甚且多浮置于表層, 而臺灣暖流高鹽水多鍥入底層, 海區(qū)的水平對流和垂直對流減弱, 而垂直對流的減弱使海區(qū)的垂直交換減弱, 從而在近岸以遠沖淡水與臺灣暖流高鹽水混合區(qū)形成較強的鹽躍層。春季由于長江沖淡水的擴展范圍較小, 且受臺灣暖流的影響較小, 因此隨著臺灣暖流自南往北的減弱, 外海表層至次表層鹽度的垂直均勻?qū)挾茸阅贤敝饾u增大, 底層鹽度的均勻分布范圍卻自南往北逐漸減小。

3 夏季鹽度分布

圖5和圖6分別是夏季研究海區(qū)31°N、31.5°N、32°N 緯度斷面和 122.0°E、122.5°E、123.0°E 經(jīng)度斷面鹽度的數(shù)值模擬結(jié)果, 等值線間距均為1.0。由圖5并比照圖6可以發(fā)現(xiàn), 夏季等鹽線分布除長江口以北(兩端分別在近岸和外海上翹中部下凹)與春季有較大差異外, 長江口及其以南等鹽線分布與春季大致相似。即在長江口內(nèi)和長江口外及其以南近岸(圖 6,122.0°E、122.5°E 斷面)與海面呈垂直分布外, 其等鹽線自近岸至外海為近岸一端下沉, 外海一端上翹, 中部下凹的半碗狀弧形分布, 這種半碗狀弧形等鹽線并由表層至底層隨水深的增加逐漸變?yōu)槠渲胁可贤沟幕⌒畏植肌?/p>

圖5 夏季緯度斷面鹽度分布Fig.5 Salinity distribution on latitude sections in summer

圖6 夏季經(jīng)度斷面鹽度分布Fig.6 Salinity distribution on longitude sections in summer

由圖5和圖6還可以發(fā)現(xiàn), 夏季整個研究海區(qū)等鹽線在長江口以北的近岸表層分布密集, 并自近岸表層至外海和底層逐漸由密變疏, 至外海底層變得尤為稀疏; 長江口及其以南近岸以遠陡坡區(qū)(圖 6,122.5°E)表層即沖淡水與臺灣暖流高鹽水交匯處分布最為密集, 并至近岸和外海特別是外海底層迅速由密變疏, 外海的深底層變得非常稀疏。由等鹽線的變化趨勢表明, 夏季研究海區(qū)的鹽度在沖淡水與臺灣暖流高鹽水交匯處變化劇烈, 長江口及其以南近岸和外海的次表層以下特別是底層變化尤為緩緩。夏季等鹽線的密集程度和變化趨勢更甚于春季, 而長江口(31°N)及其以南(31.5°N)更甚于長江口以北(32°N)。

由等鹽線的分布特征和變化趨勢表明, 夏季除了長江口及其以南受長江徑流影響大的近岸淺水區(qū)鹽度呈垂直均勻分布外, 其它海區(qū)的鹽度總體上呈水平均勻分布, 且在垂直上出現(xiàn)劇烈分層, 從而在沖淡水與臺灣暖流高鹽水匯合區(qū)形成強鹽躍層, 其強度自近岸至外海和近表層至底層迅速減弱, 躍層以下特別是長江口及其以南外海的深底層鹽度幾乎呈均勻分布, 且保持高鹽特征。鄭曉琴(2008)通過數(shù)值分析認為, 夏季長江沖淡水特征顯著, 表層低鹽水可越過 123°E, 長江口外形成向東低鹽水舌, 沖淡水作用強烈區(qū)域鹽躍層強度最大。劉浩等(2013)也認為長江口水域水體夏季鹽度層化現(xiàn)象最為顯著。本研究夏季鹽度數(shù)值模擬結(jié)果也證實了以上學者的結(jié)論, 即沖淡水與臺灣暖流高鹽水匯合區(qū)鹽度劇烈變化而形成強鹽躍層。由圖3并比照圖2可以發(fā)現(xiàn), 夏季長江口附近表層的低鹽特征比春季更加明顯, 鹽躍層厚度比春季薄, 其強度也遠大于春季。夏季研究海區(qū)的鹽度分布, 總體上為近岸和表層低, 外海和底層高。長江口以北近岸表層鹽度為 22, 外海底層鹽度可高于33。長江河口內(nèi)的鹽度只有6, 外海底層鹽度高于32。長江口以南近岸鹽度為 12, 外海底層鹽度高于33。將 31°N和 32°N斷面鹽度的數(shù)值結(jié)果與毛漢禮等(1964)和唐曉暉等(2004)夏季的分析結(jié)果比較看出,其分布特征和變化趨勢并沒有太大差異, 由此證實其它區(qū)域鹽度的模擬結(jié)果也將與觀測事實一致。

比照圖5和圖6中各緯度和經(jīng)度斷面的等鹽線變化趨勢發(fā)現(xiàn), 夏季研究海區(qū)的半碗狀弧形等鹽線在長江口以遠分布最為密集, 而自長江口往南和往北都由密變疏, 只是往北比往南的變化更為顯著。夏季密集等鹽線自北向南更靠近表層, 特別是長江口及其以南底層等鹽線也更為稀疏。這表明, 隨著自北往南和自近岸至外海岸坡和水深的由小變大, 夏季鹽躍層厚度自北往南逐漸變小, 且強度自長江口往北和往南逐漸減弱, 而往北比往南的減弱程度更為明顯; 底混合層厚度也自北往南逐漸增大。由鹽躍層厚度和強度變化表明, 夏季臺灣暖流雖強, 但北伸程度不及冬季, 其高鹽水鍥入底層, 致使沖淡水浮置于表層更甚, 高鹽水與沖淡水的分界限也更加清晰。

夏季, 研究海區(qū)已由春季的偏東風轉(zhuǎn)為偏南風,風速弱于春季, 更弱于冬季, 因此東海沿岸流也為全年最弱, 沿岸流只能影響海區(qū)的北邊界附近區(qū)域(劉興泉等, 2008b)。夏季雨量充沛, 長江徑流量劇增, 其巨大徑流量出河口后即受到外海北上臺灣暖流高鹽水的強烈抵制, 由于近岸水淺, 且受外海高鹽水的影響較小, 因此長江口及其以南近岸鹽度在垂向上呈均勻分布。與春季相比, 夏季由于海區(qū)的垂直對流更弱, 長江沖淡水向外海伸展更甚, 近岸以遠沖淡水也浮置于表層, 而臺灣暖流高鹽水鍥入底層, 在長江沖淡水與臺灣暖流高鹽水交匯區(qū)鹽度在垂向上產(chǎn)生劇烈變化, 從而在長江口及其以南近岸以遠的表層形成強鹽躍層, 而底層鹽度幾乎呈均勻分布。夏季在長江徑流、偏南風和臺灣暖流的共同作用下, 長江沖淡水向東北的偏轉(zhuǎn)程度、伸展距離和擴展范圍更甚于春季, 因此夏季沖淡水區(qū)的鹽躍層的厚度更小, 強度更大, 因此底層混合層的厚度也就更大。

4 秋季鹽度分布

圖7和圖8分別是秋季研究海區(qū)31°N、31.5°N、32°N 緯度斷面和 122.0°E、122.5°E、123.0°E 經(jīng)度斷面鹽度的數(shù)值模擬結(jié)果, 等值線間距均為0.5。由圖7和圖8看出, 秋季等鹽線分布與冬季大致相似, 在長江口(31.5°N)和其以南(32°N)近岸等鹽線與海面呈垂直分布, 近岸以遠其等鹽線自表層到底層逐漸變?yōu)橄蛲夂A斜的弧形分布, 而至陡坡區(qū)等鹽線變?yōu)楸韺优c海面垂直而底層朝向近岸且大致與海面平行的弧線分布, 在外海等鹽線又變?yōu)槠鋬啥朔謩e朝向海面和近岸而中部朝向海底的弧形分布。在長江口以北(32°N)等鹽線在近岸呈兩端分別朝向外海和海底而中部突向近岸的弧形分布, 至近岸以遠變?yōu)榕c海面垂直, 在外海又變?yōu)槠鋬啥顺蚝Ｃ婧徒吨胁客幌蛲夂５幕⌒畏植肌?/p>

由圖7和圖8等鹽線的變化趨勢可以看出, 近岸與海面垂直(31°N、31.5°N)以及兩端分別朝向外海和海底而中部突向近岸(32°N)的等鹽線在近岸分布密集, 在海面鹽度梯度大的長江沖淡水區(qū)分布尤為密集, 并自近岸至外海逐漸由密變疏, 在外海變得特別稀疏。由此表明, 秋季研究海區(qū)鹽度分布在近岸變化顯著, 而長江口及其以南近岸沖淡水區(qū)的鹽度變化更為顯著, 在外海鹽度變化緩慢, 長江口及其以北外海鹽度變化尤為緩慢。

由等鹽線分布及其變化趨勢表明, 秋季在長江口至外海, 近岸鹽度呈垂直均勻分布, 至陡坡區(qū)鹽度變?yōu)樯蠈拥? 底層略高, 在外海鹽度又變得幾乎呈均勻分布。在長江口以南近岸至外海, 鹽度由近岸的垂直均勻分布, 至陡坡區(qū)變?yōu)樯蠈欲}度低, 底層鹽度高,到外海又變?yōu)榇怪本鶆蚍植?。在長江口以北近岸至外海, 近岸淺表層鹽度低且出現(xiàn)分層, 淺表層以下鹽度高且呈垂直均勻分布, 近岸以遠表層至底層鹽度呈垂直均勻分布, 在外海變?yōu)樯蠈欲}度低且呈垂直均勻分布, 底層鹽度高且出現(xiàn)分層。秋季研究海區(qū)鹽度分布大部分區(qū)域呈垂直均勻分布, 但局部區(qū)域還保持著遠弱于夏季的分層, 這與劉浩等(2013)秋季鹽度層化現(xiàn)象顯著確有一定差異。秋季研究海區(qū)的鹽度分布也為近岸低, 外海高, 其中長江口內(nèi)的最低鹽度大約僅有 8, 而外海鹽度可高于32, 而長江口以南外海鹽度卻高于33。

比照圖7和圖8中各緯度斷面的等鹽線變化發(fā)現(xiàn),隨著自北往南和自近岸至外海岸坡和水深由小變大,海水溫度的由低變高(劉興泉等, 2015), 其近岸與海面垂直等鹽線的垂直程度和疏密程度由北至長江口逐漸增大, 外海與海面垂直等鹽線的垂直程度和疏密程度卻由北至長江口逐漸減小。長江口往南近岸與海面垂直等鹽線的垂直程度和疏密程度沒有太大的變化, 而外海等鹽線的垂直程度和疏密程度卻自長江口往南逐漸增大。這表明, 秋季研究海區(qū)的鹽度分布在近岸的水平變化和垂直均勻分布程度自北至長江口逐漸增強, 而外海鹽度的水平變化和垂直均勻分布程度逐漸減弱。長江口往南近岸鹽度的水平變化和垂直分布沒有太大的變化, 而外海鹽度的水平變化和垂直均勻分布程度卻逐漸增強。

秋季研究海區(qū)已由夏季的偏南風轉(zhuǎn)為偏北風,只是其強度比冬季弱。在偏北風的作用下, 南下東海沿岸流和北上臺灣暖流的水平對流又開始增強。從北邊界進入研究海區(qū)的東海沿岸流在長江口以北沿岸界向東南流動, 使近岸表層低鹽水向南和外海輸送,因此在長江口以北近岸形成表層鹽度低, 底層鹽度高且大致呈垂直均勻的分布特征。秋季長江徑流量雖大于冬季, 但其路徑與冬季沒有太大差異, 長江淡水出河口后與沿岸流匯合一同南下, 與臺灣暖流高鹽水產(chǎn)生混合, 使長江口及其以南近岸淺水區(qū)水平方向鹽度急劇變化, 而垂直方向卻呈均勻分布。秋季臺灣暖流北上過程中, 由于受長江徑流的影響小, 雖然其流幅自南邊界至長江口由寬變窄, 自長江口往北則由窄變寬(劉興泉等, 2008b), 但對研究海區(qū)外海鹽度的分布特征和變化趨勢并沒有太大影響。

圖7 秋季緯度斷面鹽度分布Fig.7 Salinity distribution on latitude sections in autumn

圖8 秋季經(jīng)度斷面鹽度分布Fig.8 Salinity distribution on longitude sections in autumn

5 結(jié)論

對鹽度的數(shù)值模擬結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn): 長江口及鄰近海區(qū)的鹽度分布一年四季均為近岸低, 外海高, 整個海區(qū)特別是長江口近岸與外海的鹽差大。冬季近岸及外海的上層鹽度呈垂直均勻分布, 陡坡至外海的底層出現(xiàn)弱的分層; 鹽度的水平變化, 在近岸特別是長江口區(qū)變化顯著, 外海變化緩慢。春季長江口以北近岸和近岸至外海鹽度在表層至近底層呈垂直均勻分布, 近岸至外海的底層存在一個向北伸展的高鹽水舌, 這個高鹽水舌正是鍥入底層的北上臺灣暖流與浮置表層的長江淡水所致; 長江口及其以南近岸和外海的表層至次表層鹽度呈垂直均勻分布,在近岸稍遠的表層至次表層形成鹽躍層, 躍層強度自近岸至外海和自表層至底層逐漸減弱; 陡坡區(qū)的底層鹽度幾乎呈均勻分布, 并保持高鹽特征。夏季除長江口及其以南近岸淺水區(qū)鹽度呈垂直均勻分布外,其它區(qū)域鹽度分布均出現(xiàn)劇烈分層; 在長江沖淡水區(qū)形成強鹽躍層, 躍層強度自表層至底層迅速減弱,陡坡至外海的底層鹽度大致呈均勻分布且保持高鹽特征。秋季長江口以北近岸淺水區(qū)的淺表層鹽度低且出現(xiàn)層化, 淺表層以下鹽度高且呈垂直均勻分布; 近岸以遠表層至底層均呈垂直均勻分布, 至外海變?yōu)樯蠈欲}度低且呈垂直均勻分布, 而底層鹽度高并出現(xiàn)分層; 長江口及其以南近岸淺水區(qū)鹽度呈垂直均勻分布, 在陡坡區(qū)出現(xiàn)層化, 層化自表層至底層逐漸增強, 其鹽度為表層低, 底層高; 隨著陡坡至外海層化的減弱, 上層鹽度又逐漸變?yōu)榇怪本鶆蚍植肌?/p>

附注本文初次投稿時間為2009年, 于2014年重新投稿并被接收。

毛漢禮, 任允武, 孫國棟, 1964, 南黃海和東海北部(28°—37°N)季的水文特征以及海水類型(水系)的初步分析. 見: 海洋科學集刊, 1: 23—77

任允武, 孫國棟, 毛漢禮, 1964. 南黃海和東海北部(28°—37°N)冬季的水文特征以夏及海水類型(水系)的初步分析. 見: 海洋科學集刊, 1: 78—125

劉 浩, 許文珊, 2013. 長江口水域水體結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化. 上海海洋大學學報, 22(2): 261—265

劉興泉, 尹寶樹, 侯一筠, 2008a. 長江口及其鄰近海區(qū)環(huán)流和溫、鹽結(jié)構(gòu)的動力學研究 I. 定解條件和研究方案. 海洋與湖沼, 39(1): 82—89

劉興泉, 尹寶樹, 侯一筠, 2008b. 長江口及其鄰近海區(qū)環(huán)流和溫、鹽結(jié)構(gòu)的動力學研究 II. 環(huán)流的基本特征. 海洋與湖沼, 39(4): 312—320

劉興泉, 侯一筠, 尹寶樹等, 2015. 長江口及其鄰近海區(qū)環(huán)流和溫鹽結(jié)構(gòu)的動力學研究 III.溫度結(jié)構(gòu). 海洋與湖沼,46(3): 526—533

陳達熙, 1992. 渤海、黃海、東海海洋圖集—水文分冊. 北京:海洋出版社

鄭曉琴, 丁平興, 胡克林, 2008. 長江口及鄰近海域夏季溫鹽分布數(shù)值分析. 華東師范大學學報(自然科學版), 6:14—23

趙保仁, 樂肯堂, 朱蘭部, 1992. 長江口海域溫、鹽度分布的基本特征和上升流現(xiàn)象. 海洋科學集刊, 33: 15—26

唐曉暉, 王 凡, 2004. 長江口鄰近海域夏、冬季水文特征分析, 海洋科學集刊, 46: 42—66