北部湾北部近底层水北向爬升对广西近海环流及水体更新的影响研究

The Beibu Gulf has special location and rich resources, whereas the dynamic research in the Gulf is sparse. With the observation and our model results, a near-bottom northward current, which exists in the northern Gulf all year round and can arrives coastal Guangxi, is detected. However, the general characteristics and control factors of this current are still unknown by now, as well as the interaction features between the Cold Water Mass in the Beibu Gulf and the near-bottom northward current. Additionally, no paper has mentioned the effect of the near-bottom northward current on the Guangxi coastal circulation and water exchange. Therefore, the variation characteristics and maintenance mechanisms of the near-bottom northward current in the northern Beibu Gulf will be firstly analyzed in this subject, with which the effect of the current on the Guangxi coastal circulation will be examined in the next. Then the variation characteristics of the Cold Water Mass and the front in the northern Beibu Gulf will be analyzed to explore their roles in the near-bottom northward current. Finally, the water flux induced by the near-bottom northward current and its variety law will be calculated and analyzed, respectively, and how the near-bottom northward current affects the Guangxi coastal water exchange will be further discussed. In a word, the implementation of this subject is significant to the Guangxi coastal environment protection, resource development and marine ecological study.

北部湾位置特殊，资源丰富，然而北部湾的动力研究较为缺乏。观测资料和我们的模式结果表明北部湾北部近底层常年存在一支北向流，并在广西近海爬升，但是这支近底层北向流具有怎样的特性，又受何种因子控制，它与冷水团之间存在怎样的相互作用特征，以及它在北向爬坡后对广西近海的环流与水体更新会产生怎样的影响至今还没有文献提及。为此，本课题将首先研究北部湾北部近底层北向流的摆动特征与维持机制，进而分析近底层水北向爬坡对广西近海环流的影响；随后分析冷水团及其北部锋带的变化特征及其在近底层水北向爬坡的作用。最后定量计算并分析近底层北向流的水量通量及其变化规律，并揭示近底层北向流在广西近海水体更新的作用。本课题的实施对广西近海的环境保护，资源开发以及海洋生态研究有重要意义。

北部湾介于中国与越南之间，位置特殊，资源丰富，然而北部湾水文动力学缺乏系统的研究。基于大量观测数据，本课题构建了高分辨率的南海西北部三维斜压环流模型，水平分辨率为0.9 km-2 km，垂向上分成21层，强迫场包括了日平均温度、盐度、正压流速、斜压流速和水位，以及潮汐和河流。基于数值模型结果，本课题详细分析了北部湾近底层流的变化特征和控制机理，发现北部湾近底层流和经向闭合环流在9月到11月逐渐变大而从12月到来年二月逐渐减小，主要受季风控制，同时热通量和潮汐起调控作用。同时综述了北部湾环流和冷水团的季节性变化特征与形成机制，例如提出北部湾夏季环流包括北部气旋式和南部反气旋式环流，分别受正的风应力旋度和南海环流驱动；北部湾冷水团生成于冬季，在春季得到发展，在夏季则达到强盛，在秋季消失，主要受热通量和季风控制，潮汐和地形也同样起重要作用等理论。同时构建了精细化的广西近海三维潮流模型，模型结果与浮标观测结果吻合较好。详细分析了广西近海潮汐、潮流和海流特征，发现广西近海为正规全日潮控制，东北部为不正规全日潮控制。同时不正规全日潮流和不正规半日潮流共同影响着广西近海；涠洲岛南岸为不正规半日潮流且以逆时针旋转运动为主；涠洲岛南岸的表层流基本为季风驱动，同时大风江和廉江的冲淡水对该区域流起重要作用。最后将理论成果应用于广西近海水交换和泥沙输运研究。通过自主研究和合作研究，本课题形成了数值模型结果、浮标观测结果、中越联合调查大面观测结果（2016-2017）的数据集。本课题为北部湾生态动力学研究奠定了动力基础，同时也为海洋牧场开发和海洋环境保护提供了科技支撑。