夏季南海东北部上升流变化对珠江冲淡水动力作用及机制研究

Observations show that the Pearl River plume axis extends alongshore between the Yuedong upwelling and the upwelling in the Taiwan Bank, when the Yuedong upwelling is in moderate strength, while the jet-shaped plume extends to the Penghu Channel, when the Yuedong upwelling is fully-developed in summer. We proposed that the coastal upwelling process plays an important role in the dynamics and distribution of the Pearl River plume. The spatiotemporal variations of river plume in the northeastern South China Sea (SCS) will be studied using the in-situ and remote sensing data. Further, a numerical model will be set up to study the dynamics of river plume response to the upwelling under different forcing conditions, and explore the mechanisms for the jet-shaped river plume. We aim at revealing the roles of upwelling on the dynamics and dispersal of river plume. This study allows us to better understand the Pearl River plume dynamics in the upwelling areas, and will provide the best available information for the dynamics in the northeastern SCS.

观测资料显示夏季粤东上升流中等强度时，珠江冲淡水主轴穿过粤东上升流和台湾浅滩上升流之间的通道；粤东上升流充分发展时，珠江冲淡水以射流状形态输运至澎湖水道。由此，我们提出广东沿岸上升流的发展将对珠江冲淡水的动力和分布形态起重要作用。本项目将通过观测资料和遥感图像分析方法研究南海东北部陆架区冲淡水的分布特征，通过数值模型方法重点探讨不同环境因素（风场、潮汐、沿岸流等）下，上升流的变化对冲淡水路径和分布的影响，揭示射流状冲淡水的形成机制，旨在回答上升流的发展如何影响冲淡水分布和动力这一关键科学问题。本项目的研究有利于深入了解上升流发生区域珠江冲淡水的动力结构，加深对南海东北部陆架区动力过程的认识。

项目背景：夏季粤东沿岸和台湾浅滩出现不同强度的上升流，珠江冲淡水可延展至台湾海峡。上升流的发展必然对延展至此的冲淡水动力产生影响，两者之间动力上的相互作用研究很少。.主要研究内容：研究南海东北部上升流的发展对珠江冲淡水动力的影响及其反作用。分析射流状珠江冲淡水的形成机理，以及风场和斜压作用对两者之间相互作用的影响；探讨风场对冲淡水湍流能量生成的影响。.重要结果：1）我们发现在上升流区，冲淡水的输入诱发了次级上升流环流结构，通过数值模拟，廓清了其形成机理。同时，我们根据模型结果回答了冲淡水的输入是否加强上升流的离岸水体输运，该成果发表在物理海洋顶级期刊Journal of Physical Oceanography上。2）研究射流状珠江冲淡水的形成机理。发现粤东上升流发展时，在其锋面区域将形成射流，珠江冲淡水向东延展时可被卷入到该射流中，进而形成射流状珠江冲淡水结构。该成果发表在Journal of Marine Systems上。3）观测资料表明当粤东上升流强度较弱时，珠江冲淡水将穿过粤东上升流和浅滩上升流之间的通道；当粤东上升流较强时，珠江冲淡水将延展至外海。我们通过数值模拟方法，探讨在上升流作用下，风应力大小和斜压作用对冲淡水分布和输运的影响。结果表明上升流发展时海表压强梯度力的外移是造成珠江冲淡水向外海输运的诱因。该结果发表在JGR-Oceans上。4）通过数值模拟方法研究风场作用下冲淡水层湍流能量生成，我们提出概念模型，指出深度平均的湍流能量生成与风应力2.5次方成正比，与Ekman层厚度的3次方成反比。同时我们发现在冲淡水的两侧出现湍流能量生成的不对称性，并廓清其形成机理。该成果已投稿到Journal of Physical Oceanography期刊。.科学意义：深化了冲淡水与上升流动力学相互作用的认识，对浅海动力学和相关的生物地球化学研究具有重要意义。