防城港灣以西海域水體輸運(yùn)及其機(jī)制研究*

陳 波，張繼云，韋 聰

(廣西科學(xué)院，廣西近海海洋環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530007)

北部灣內(nèi)充滿著各種中尺度渦，水動(dòng)力環(huán)境復(fù)雜，東部有瓊州海峽外海水入流，西部有巨大的越南紅河徑流流入，南部有外海水進(jìn)出。灣內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)同時(shí)受到東部瓊州海峽外海水和灣內(nèi)入海徑流兩大驅(qū)動(dòng)因子的影響，南部外海水進(jìn)出是補(bǔ)償性的。然而，在以往眾多的研究中，對(duì)北部灣環(huán)流結(jié)構(gòu)有著不同的認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，北部灣環(huán)流受季風(fēng)控制，冬季為逆時(shí)針環(huán)流，海水從海南島西岸的鶯歌海附近海域沿岸向北流，一支流向瓊州海峽，一支轉(zhuǎn)向西流，然后沿中國(guó)廣西、越南沿岸流出；夏季則為順時(shí)針環(huán)流，海水由越南沿岸北上進(jìn)入灣內(nèi)，至中國(guó)廣西沿岸由西向流轉(zhuǎn)為東向流，其中一支從瓊州海峽流出，另一支沿海南島西岸南下流出。近20年來(lái)許多研究表明，在北部灣，氣旋渦常年占主導(dǎo)地位，潮流是廣西沿岸最主要的水動(dòng)力因素之一，余流則控制著水體的運(yùn)移和交換，對(duì)水體中的物質(zhì)稀釋、擴(kuò)散和輸運(yùn)起重要作用，尤其是近岸及港灣。所以，研究近岸水流運(yùn)動(dòng)形態(tài)對(duì)于近岸物質(zhì)輸運(yùn)及變化趨勢(shì)更有意義[1-4]。

防城港灣位于廣西沿海的西段，地理環(huán)境復(fù)雜，灣東部為企沙半島，西部為珍珠灣、北侖河口，灣口南部為開(kāi)闊海域；白龍半島向西南插入北部灣，將防城港灣分割成東、西兩部分；以白龍半島為界，東有攔門沙，西有淺灘；防城港灣及其鄰近海域的水體輸運(yùn)受地形、風(fēng)、外海水、河流沖淡水等影響，呈現(xiàn)復(fù)雜的態(tài)勢(shì)。2003年，邱紹芳等[5]基于周日連續(xù)海流觀測(cè)資料對(duì)防城港附近水流運(yùn)動(dòng)形態(tài)展開(kāi)分析，認(rèn)為廣西沿岸入海河口的水體是以河流沖淡水作為補(bǔ)充與外海水混合形成的環(huán)流模式所控制，這種環(huán)流模式終年存在，且從東向西流動(dòng)；西向流于每年春季開(kāi)始形成，隨著沿岸徑流增加，沖淡水在岸邊堆積產(chǎn)生正壓作用，迫使沿岸水向西運(yùn)動(dòng)；之后，夏季西南季風(fēng)盛行，西向流緊貼沿岸；冬季東北季風(fēng)增強(qiáng)，西向流再度加強(qiáng)，不同的是，在靠近河口海灣處，由于水深變淺和地形效應(yīng)，西向流形態(tài)發(fā)生變化。2018年，陳波等[6,7]利用2011年5月1日至2012年4月30日廣西防城港白龍半島附近S1站表、中、底3層剖面海流觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流、余流特征分析，從余流流向分級(jí)圖中發(fā)現(xiàn)：正常天氣期間，S1站表層余流流向?yàn)閃SW向，中層以下流向?yàn)镹E向，余流流速小于20 cm/s；臺(tái)風(fēng)影響期間，表層、中層、底層余流流向均為SW向，余流流速日平均值分別為40.0 cm/s、32.2 cm/s、20.7 cm/s，最大值達(dá)60.9 cm/s，風(fēng)應(yīng)力對(duì)余流起主要作用；夏季以WSW向流為主，這是由于夏季西南季風(fēng)造成沿岸水堆積產(chǎn)生正壓梯度力使水流往西南流；冬季以NE向流為主，這是該站周圍特殊地形所致。余流流速大小、方向的變化與風(fēng)、地形、補(bǔ)償流有密切關(guān)系。

本文以S1站資料為基礎(chǔ)，結(jié)合2021年夏季(7月)、2022年冬季(1月)的周日連續(xù)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)防城港灣及其鄰近海域的季節(jié)性環(huán)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂向研究，深入了解該港灣及其以西海域水體輸運(yùn)狀況及機(jī)制，找出水體輸運(yùn)形成原因。這將對(duì)海洋污染物遷移與擴(kuò)散影響、海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海水養(yǎng)殖生產(chǎn)等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也可以為廣西沿岸高精度潮流數(shù)值模擬提供驗(yàn)證資料。

1 資料來(lái)源與處理方法

1.1 觀測(cè)資料來(lái)源

為了研究臺(tái)風(fēng)與北部灣增減水的關(guān)系，2011年鄭斌鑫等[8]將單點(diǎn)ADCP聲學(xué)多普勒海流剖面儀錨定于白龍尾南面10 m水深、距岸約1 km處進(jìn)行連續(xù)一周年的海流觀測(cè)(圖1，S1站)。觀測(cè)項(xiàng)目和時(shí)段見(jiàn)表1。其中水文觀測(cè)采用座底方式，由底層向上進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)層厚為0.5 m。儀器在1 min內(nèi)等時(shí)發(fā)射60個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)海流進(jìn)行觀測(cè)，之后自動(dòng)平均得到剖面各層次的海流數(shù)據(jù)。從剖面中選擇水面以下1.0 m處以及距海底高度約1.5 m處的數(shù)據(jù)分別作為表、底層數(shù)據(jù)，選擇表層、底層中間位置的數(shù)據(jù)作為中層數(shù)據(jù)，對(duì)表層、中層、底層3層數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。同時(shí)，結(jié)合2021年夏季(7月)、2022年冬季(1月)分別在防城港灣口及西面海域觀測(cè)的4個(gè)周日海流資料觀測(cè)站位為D1、D2、D3、D4，以及白龍半島附近F1站2011年9月至2012年8月的風(fēng)速、風(fēng)向資料進(jìn)行水文特征分析(圖1)。

圖1 觀測(cè)站位位置

表1 觀測(cè)項(xiàng)目和時(shí)段

1.2 資料處理方法

實(shí)測(cè)海流資料中包含3部分，即高頻流(噪聲部分)、潮流(周期性分量)和定常余流(準(zhǔn)定常分量)。在分析資料時(shí)，首先通過(guò)AWAC聲學(xué)多普勒海流剖面儀自帶的ExploreP.exe軟件對(duì)流速、流向原始數(shù)據(jù)進(jìn)行高頻濾波處理，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中的高頻噪聲成分基本濾掉，得到以潮流和定常余流為主的流動(dòng)；然后再將上述得到的流動(dòng)分解成東、北分量，并采用Lanczos余弦濾波器[9]對(duì)其分別進(jìn)行濾波，得出實(shí)測(cè)海流中低頻流動(dòng)的部分，此濾波器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)周期大于2 d的低頻振動(dòng)只有微小的減弱。本研究采用截止頻率為1/25的海流連續(xù)記錄，其中包括流速和流向。根據(jù)上述得到的流速、流向數(shù)據(jù)，再計(jì)算余流值，對(duì)表層、中層、底層逐時(shí)實(shí)測(cè)流速、流向進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，并分季度對(duì)余流做出一系列流玫瑰圖，分析余流產(chǎn)生機(jī)制。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)速、風(fēng)向

研究區(qū)域?qū)賮啛釒н^(guò)渡帶季風(fēng)區(qū)。對(duì)F1站10 m高度的一年風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知：該站年常風(fēng)向?yàn)镹NE向，其中冬、春兩季常風(fēng)向?yàn)镹NE向，夏季為SW向，秋季為N向。年平均風(fēng)速為3.20 m/s，冬季平均風(fēng)速最大，為3.98 m/s；春、夏、秋3季分別為3.02 m/s、2.95 m/s、2.85 m/s。

2.2 S1站周年實(shí)測(cè)海流流速、流向特征

對(duì)S1站表層、中層、底層3層逐時(shí)實(shí)測(cè)流速、流向進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，并分季度對(duì)余流做出一系列流玫瑰圖(圖2-5)，可以看出，春、夏、秋、冬的流玫瑰圖完全不同。冬季受反氣旋式環(huán)流控制，水體輸運(yùn)主要為NE向；夏季受沿岸入海徑流和氣旋渦控制，水體輸運(yùn)主要為WSW向；春季、秋季表層水體輸運(yùn)為WSW向，中層以下水體輸運(yùn)為NE向。同時(shí)，由于觀測(cè)點(diǎn)水淺(小于20 m)，表層流受風(fēng)的影響比較明顯。

(1)冬季(12月至次年1-2月)。

2011年12月至2012年2月為冬季，將這3個(gè)月的實(shí)測(cè)資料，按不同流速間隔分級(jí)，做成流玫瑰圖。觀測(cè)期間海面盛行東北季風(fēng)，風(fēng)向和風(fēng)速相對(duì)穩(wěn)定，風(fēng)速為7-15 m/s；表層仍然對(duì)東北季風(fēng)響應(yīng)顯著，表現(xiàn)為WSW向，而中層和底層的海流流向則表現(xiàn)為穩(wěn)定的NE向，出現(xiàn)頻率分別為18.4%和19.7%(圖2)。

圖2 冬季實(shí)測(cè)表層(a)、中層(b)、底層(c)余流流速、流向玫瑰圖(2011.12-2012.02)

(2)春季(3-5月)。

2012年3月至5月為春季，觀測(cè)期間表層、中層海流流向出現(xiàn)頻率最多的方向?yàn)閃SW向，分別為18.0%和15.5%；底層則為NE向，出現(xiàn)頻率為12.7%(圖3)。

圖3 春季實(shí)測(cè)表層(a)、中層(b)、底層(c)余流流速、流向玫瑰圖(2012.03-2012.05)

(3)夏季(6-8月)。

2012年6月至8月為夏季，觀測(cè)期間海面盛行西南季風(fēng)，風(fēng)向和風(fēng)速相對(duì)穩(wěn)定，風(fēng)速為3-7 m/s；表層仍然對(duì)西南季風(fēng)響應(yīng)顯著，表現(xiàn)為NE向；表層、中層、底層海流流向出現(xiàn)頻率最多的方向均為WSW向，分別為13.1%、18.2%和14.0%(圖4)。

圖4 夏季實(shí)測(cè)表層(a)、中層(b)、底層(c)余流流速、流向玫瑰圖(2011.06-2011.08)

(4)秋季(9-11月)。

2011年9月至11月為秋季，其流玫瑰結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5，表層海流流向出現(xiàn)頻率最多的方向?yàn)閃SW向，為15.3%，中層、底層則為NE向，出現(xiàn)頻率分別為13.6%和16.9%(圖5)。

圖5 秋季實(shí)測(cè)表層(a)、中層(b)、底層(c)余流流速、流向玫瑰圖(2011.09-2011.11)

2.3 周日觀測(cè)站實(shí)測(cè)海流流速、流向特征

為了進(jìn)一步研究防城港灣鄰近海域水體輸運(yùn)狀況，2021年夏季(7月)、2022年冬季(1月)分別在防城港灣及以西海域布設(shè)了4個(gè)周日海流觀測(cè)站進(jìn)行25 h的同步連續(xù)觀測(cè)(圖1)。觀測(cè)期間，夏季海面為偏南風(fēng)，風(fēng)速為3-5 m/s，冬季海面為東北風(fēng)，風(fēng)速為5-7 m/s。

從周日觀測(cè)站實(shí)測(cè)海流觀測(cè)結(jié)果(圖6-9)看，夏季，觀測(cè)點(diǎn)D1表層、底層余流為WSW向；觀測(cè)點(diǎn)D2表層余流為NE-WSW向，底層余流為NE向；觀測(cè)點(diǎn)D3表層、底層余流為NE向；觀測(cè)點(diǎn)D4表層、底層為NE向。冬季，觀測(cè)點(diǎn)D1表層余流為穩(wěn)定的NE向，底層余流向較零亂；觀測(cè)點(diǎn)D2表層、底層余流為NE向；觀測(cè)點(diǎn)D3表層、底層余流為穩(wěn)定的WSW向，觀測(cè)站D4表層、底層余流為NE向。

2021年夏季(7月)、2022年冬季(1月)的周日觀測(cè)資料分析結(jié)果表明，防城港灣以西海域水體輸運(yùn)趨勢(shì)與歷史同期冬、夏季觀測(cè)資料分析結(jié)果基本一致。冬季余流流向?yàn)镹E向，夏季余流流向?yàn)閃SW向。尤其是接近S1站的D2站，無(wú)論是冬季或是夏季，余流方向均與歷史同期觀測(cè)資料分析的余流方向相同。灣口海域水體輸運(yùn)則與以西海域不同，冬季余流方向?yàn)閃SW向，夏季余流方向?yàn)镹E向。

圖6 D1站夏季實(shí)測(cè)表層(a)、底層(b)和冬季表層(c)、底層(d)余流流速、流向玫瑰圖

圖7 D2站夏季實(shí)測(cè)表層(a)、底層(b)和冬季表層(c)、底層(d)余流流速、流向玫瑰圖

圖8 D3站夏季實(shí)測(cè)表層(a)、底層(b)和冬季表層(c)、底層(d)余流流速、流向玫瑰圖

圖9 D4站夏季實(shí)測(cè)表層(a)、底層(b)和冬季表層(c)、底層(d)余流流速、流向玫瑰圖

3 水體輸運(yùn)形成機(jī)制分析

北部灣是一個(gè)半封閉的陸架淺海，西、北、東三面為陸地和島嶼，通過(guò)南部灣口和東部瓊州海峽與南海相通。北部灣處于亞熱帶地區(qū)，季風(fēng)特征明顯，冬半年盛行東北季風(fēng)，夏半年則盛行西南季風(fēng)，東北季風(fēng)期長(zhǎng)于西南季風(fēng)期。全年總降水量為1 100-1 700 mm，5-9月為雨季，雨量充沛，月平均降水量都在100 mm以上。灣內(nèi)環(huán)流受瓊州海峽西向流、地形、風(fēng)、河流沖淡水等影響，呈現(xiàn)復(fù)雜態(tài)勢(shì)，對(duì)北部灣內(nèi)海水的長(zhǎng)期輸送起著重要作用[10]。

3.1 冬、夏季不同形式的環(huán)流對(duì)防城港灣鄰近海域水體輸運(yùn)的響應(yīng)

根據(jù)丁揚(yáng)[11]數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析，北部灣北部終年受氣旋式和反氣旋式兩種不同形式的環(huán)流控制。正是這兩種不同形式的環(huán)流，導(dǎo)致廣西防城港灣鄰近海域水體輸運(yùn)的復(fù)雜性。冬季，表層、中層、底層為NE向；夏季，表層、中層、底層則為WSW向；春季、秋季，表層為WSW向，底層則為NE向。水體輸運(yùn)形成自己的特點(diǎn)且有別于其他海灣。

(1)冬半年北部灣北部為反氣旋式環(huán)流形式。

冬半年(10月至次年3月)，北部灣被橫貫全域的氣旋式環(huán)流占據(jù)。來(lái)自南部灣口的南海水，沿海南島西側(cè)向北，到20°30′ N 附近轉(zhuǎn)向西，然后從距離海南海岸約100 km(約占海灣寬度1/3)處，折轉(zhuǎn)向南流出灣口，從而形成與海南島西部岸線近似平行的、弧狀的、南北長(zhǎng)250 km、東西寬約50 km的氣旋式環(huán)流。在沿岸部分，受岬角地形影響，又產(chǎn)生眾多渦旋。廣西近海21° N以北的區(qū)域，從西向東分別被兩個(gè)反氣旋渦占據(jù)：一個(gè)是從北侖河口向東到北海的入海岬角處，東西尺度約100 km的大尺度反氣旋渦，其形成與北海的入海岬角有關(guān)；另一個(gè)是鐵山灣外一個(gè)只有20 km的小型反氣旋渦。越南北部近海，從北侖河口向西南到紅河口，基本被氣旋渦和反氣旋渦占據(jù)，中間以姑蘇群島作為分界，它們的形成與姑蘇群島的岬角地形有關(guān)。在冬半年6個(gè)月的時(shí)間中，環(huán)流中心的北緣基本在20°20′ N附近，即與瓊州海峽的中心線一致；20°20′ N以北的廣西近海，受來(lái)自瓊州海峽東部南海水與廣西沿海的入海徑流控制；20°20′ N以南，來(lái)自南部灣口的南海水沿著北部灣60 m深槽，先是西北、然后東北流向海南島洋浦的西緣，構(gòu)成這個(gè)氣旋環(huán)流的東界。

(2)夏半年北部灣北部為復(fù)雜結(jié)構(gòu)氣旋式環(huán)流形式。

夏半年(4-9月)，4-6月，南海水從北部灣南部灣口進(jìn)入，經(jīng)灣中心向西北運(yùn)動(dòng)，在19° N以北水域分別形成東部氣旋渦、西部反氣旋渦；到20° N附近，一部分水體開(kāi)始做反氣旋式運(yùn)動(dòng)，在海南島西岸昌江-洋浦的西部深水區(qū)形成反氣旋渦，只是5月，在反氣旋渦上緣還有一個(gè)氣旋渦存在。7-8月，由于西南風(fēng)增強(qiáng)，北部灣北部仍然保持氣旋渦與反氣旋渦的東西對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)；除了在海南島西南部近岸有一個(gè)反氣旋渦之外，在北部灣中部還有一個(gè)狹長(zhǎng)的、尺度約200 km的氣旋渦；受南向季風(fēng)驅(qū)動(dòng)，以越南紅河為代表的入海徑流沿著海岸向西北方向運(yùn)動(dòng)，到欽州灣南面轉(zhuǎn)而向北流，形成反氣旋渦。9月是過(guò)渡月，與8月的環(huán)流結(jié)構(gòu)類似，但是在廣西近海海域受單一反氣旋渦控制，靠近海南島一側(cè)的反氣旋環(huán)流也消失。

在冬半年反氣旋式環(huán)流和夏半年氣旋式環(huán)流的影響下，防城港灣及其鄰近海域水體輸運(yùn)具有與其他海域不同的特點(diǎn)。冬季，受地形影響，西北部水域出現(xiàn)一個(gè)從北侖河口到防城港的反氣旋式環(huán)流。從2011年的周年海流觀測(cè)資料表層、中層、底層余流玫瑰圖可以看出，表層受東北季風(fēng)的影響，余流為WSW向，但中層和底層的余流則指向NE，特別是底層更加明顯。表層與底層余流方向不同的主要原因是風(fēng)應(yīng)力，表層受風(fēng)的控制，隨著水深的增加，風(fēng)應(yīng)力對(duì)水體的作用迅速減小，中層和底層則受冬半年存在的反氣旋式環(huán)流控制。除此之外，東部沿岸水持續(xù)向西流，引起外海底層水流向近岸加以補(bǔ)償。2021年7月、2022年1月白龍半島附近的D1站、D2站周日海流觀測(cè)資料分析中，也同樣證實(shí)冬季這個(gè)反氣旋式環(huán)流影響的存在。夏季，這里受氣旋式環(huán)流控制，同時(shí)西南季風(fēng)和入海徑流增強(qiáng)，觀測(cè)點(diǎn)表層、中層、底層水體形成穩(wěn)定的WSW向流動(dòng)。上述觀測(cè)結(jié)果與侍茂崇等[12]的分析結(jié)果基本相符。白龍半島沿岸西南向流形成的原因，一是風(fēng)的作用，夏季西南風(fēng)向北岸吹刮，使得外海水在廣西近岸堆積，岸邊海平面高于遠(yuǎn)岸，按照地轉(zhuǎn)流計(jì)算方法，由岸向外海面傾斜的正壓效應(yīng)將驅(qū)使沿岸水向西南方向流動(dòng)；二是地形的作用，白龍半島向西南插入北部灣，外海水在向白龍半島移動(dòng)時(shí)受阻，來(lái)自沿岸的入海徑流與外海水相遇，外海水受到徑流沖淡水沖擊后，不得不改變?cè)瓉?lái)的流動(dòng)方向，故在白龍半島西南處構(gòu)成一個(gè)逆向流模式，受地形走向的制約，主流向發(fā)生了改變，從而由NE轉(zhuǎn)向SW向流。

3.2 瓊州海峽水向西輸入對(duì)防城港灣鄰近海域水體輸運(yùn)的貢獻(xiàn)

瓊州海峽是北部灣與東部南海水交換的重要通道。根據(jù)Shi等[13]實(shí)測(cè)資料研究結(jié)果，瓊州海峽終年有一向西流，冬季和春季以0.2-0.4 Sv (Sv=106m3·s-1)向北部灣輸入，夏季以0.1-0.2 Sv向北部灣輸入。這對(duì)于北部灣季節(jié)性環(huán)流的形成有著不可忽視的作用。冬季，瓊州海峽的月平均輸入水量約為北部灣水量的1/30-1/15；夏季，瓊州海峽西向平均輸運(yùn)水量約為北部灣水量的1/60-1/30。瓊州海峽水體輸送全年都是自東向西，冬季多于夏季，雖然水量不完全一致，但均是進(jìn)入北部灣。瓊州海峽東部南海水進(jìn)入北部灣對(duì)廣西近海環(huán)流有重要影響，即加強(qiáng)了北部灣北部氣旋式環(huán)流的形成，產(chǎn)生較強(qiáng)的北部灣西岸北向沿岸流，促使低鹽沖淡水向外海輸運(yùn)[14]。

受瓊州海峽東部南海水輸入的影響，廣西近岸水從東向西流動(dòng)，因此又稱這股環(huán)流為西向沿岸流[15]。西向沿岸流于每年春季開(kāi)始形成，隨沿岸徑流逐漸增強(qiáng)，沖淡水在岸邊堆積產(chǎn)生正壓作用，促使沿岸水向西運(yùn)動(dòng)。夏季(6-8月)，觀測(cè)點(diǎn)水體自表至底層向WSW輸運(yùn)，這是因?yàn)橄募疚髂霞撅L(fēng)造成沿岸水的堆積產(chǎn)生正壓梯度力使水體往西南向流。冬季(12月至次年2月)，由于受地形的影響，外海水在向岸推進(jìn)過(guò)程中淺灘處水深突然變淺，受底摩擦作用的影響，水質(zhì)點(diǎn)向前移動(dòng)速度減慢，故該外海水仍基本停留在白龍半島附近，向西推進(jìn)的范圍不大，加之冬季偏北季風(fēng)強(qiáng)盛，入海徑流減少，以河流沖淡水作為補(bǔ)充的西向風(fēng)浪流大為減弱。所以，在東北季風(fēng)作用下的離岸水與外海水在白龍半島附近構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針環(huán)流，正是這一環(huán)流模式改變了水體原來(lái)的流動(dòng)方向，從而形成了觀測(cè)點(diǎn)水體穩(wěn)定的NE向流，且自表層至底層。春季開(kāi)始，入海徑流逐步加強(qiáng)，表層水體以與夏季相同的西南方向輸運(yùn)，而此時(shí)底層水作為補(bǔ)償，需要向岸輸運(yùn)。因此，中層以下水體為穩(wěn)定的NE向流。有所不同的是，在靠近河口海灣區(qū)域，由于水深變淺和地形效應(yīng)，水流形態(tài)發(fā)生變化[16]。

從觀測(cè)點(diǎn)的水體輸運(yùn)可以看出，在白龍半島至北侖河口海域并未構(gòu)成獨(dú)立的環(huán)流系統(tǒng)，而是受以河流沖淡水作為補(bǔ)充的西向風(fēng)浪流以及白龍半島附近的混合環(huán)流影響所致。夏季，由于受到西南季風(fēng)推進(jìn)的影響，這股混合環(huán)流在靠近海岸時(shí)得到加強(qiáng)，從而形成NE -WSW與海岸平行的西向沿岸流。瓊州海峽東部南海水的輸入是維持西向沿岸流水體輸運(yùn)的重要基礎(chǔ)。

3.3 風(fēng)對(duì)防城港灣鄰近海域水體輸運(yùn)的影響

北部灣處于熱帶和亞熱帶，季風(fēng)特征明顯，常風(fēng)向以N向?yàn)橹?，S向次之。風(fēng)向的季節(jié)性變化明顯：冬半年盛行偏北風(fēng)氣流，風(fēng)向以N向?yàn)橹?；夏半年盛行偏南風(fēng)氣流，風(fēng)向以SW向?yàn)橹鳌＜撅L(fēng)交替期間的風(fēng)向多變，平均風(fēng)速也較小。

F1站10 m高度的一年風(fēng)速、風(fēng)向的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，該站年常風(fēng)向?yàn)镹NE向，其中，冬、春兩季常風(fēng)向?yàn)镹NE向，夏季為SW向，秋季為N向。年平均風(fēng)速為3.20 m/s，以冬季風(fēng)速最大，為3.98 m/s，春、夏、秋3季平均風(fēng)速為2.94 m/s。

從對(duì)應(yīng)的S1站海流觀測(cè)資料余流結(jié)果分析看出，冬、春、秋3季，表層流向?yàn)閃SW向，中層及底層流向?yàn)镹E向；夏季，表層、中層、底層流向均為WSW向。風(fēng)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)S1站水體輸運(yùn)的影響，只是在冬季東北季風(fēng)對(duì)表層水體輸運(yùn)的響應(yīng)較為顯著，余流流向呈西南向，但中層和底層的余流則指向東北，特別是底層更加明顯。這與夏季余流方向相反，表明這里夏季是氣旋式環(huán)流，與高勁松等[17,18]所得的冬季是反氣旋環(huán)流的分析結(jié)果一致。也就是說(shuō)，風(fēng)對(duì)水體輸運(yùn)的影響是存在的，但不起主導(dǎo)作用。首先西南季風(fēng)是不穩(wěn)定和不持續(xù)的，在北部灣北部西南季風(fēng)的平均風(fēng)力比東北季風(fēng)小，對(duì)氣旋式環(huán)流的形成有其局限性[19]。

2021年夏季(7月)和2022年冬季(1月)，防城港灣及其以西海域4個(gè)周日連續(xù)海流觀測(cè)結(jié)果同樣證實(shí)風(fēng)的影響是存在的，如夏季表層水體輸運(yùn)余流流向呈SW向是因?yàn)槲髂霞撅L(fēng)向岸推進(jìn)產(chǎn)生正壓梯度力使水體向西南輸運(yùn)(圖6)，而冬季表層水體輸運(yùn)則取決于反氣旋式環(huán)流的作用(圖9)，但水體輸運(yùn)余流流向則呈NE向，說(shuō)明風(fēng)不起主導(dǎo)作用。

4 結(jié)論

(1)對(duì)S1站一周年表層、中層、底層3層逐時(shí)實(shí)測(cè)流速、流向進(jìn)行各季節(jié)分級(jí)統(tǒng)計(jì)可知，冬半年受反氣旋式環(huán)流控制，水體輸運(yùn)自西向東；夏半年受氣旋渦控制，水體輸運(yùn)自東向西。風(fēng)對(duì)表層水體的輸運(yùn)響應(yīng)，主要體現(xiàn)在夏季西南季風(fēng)造成沿岸水的堆積產(chǎn)生正壓梯度力使表層水體往西南向輸運(yùn)。

(2)2021年夏季(7月)和2022年冬季(1月)，周日海流連續(xù)觀測(cè)資料分析結(jié)果表明，防城港灣以西海域水體輸運(yùn)總體趨勢(shì)，夏季(7月)余流為WSW向，冬季(1月)余流為NE向。水體輸運(yùn)趨勢(shì)與2011年9月至2012年8月同期觀測(cè)資料分析的結(jié)果基本一致。

(3)防城港灣及其鄰近海域水體輸運(yùn)受北部灣北部氣旋式、反氣旋式兩種不同的環(huán)流形式控制，呈現(xiàn)復(fù)雜性特征，且有別于其他海灣。除此之外，瓊州海峽西向流、入海徑流、地形等對(duì)水體輸運(yùn)也產(chǎn)生重要的影響。風(fēng)對(duì)港灣及其鄰近海域水體輸運(yùn)有影響，但不起主導(dǎo)作用。