台风对珠江口氮、磷营养盐收支影响的模拟研究

The study of the impacts of typhoons on nutrient budget in the Pearl River Estuary (PRE) is of great importance in practice for environmental protection and sustainable development in this area, and also benefits the further understanding of the response of nutrient transport mechanism and nutrient budget to typhoon in this region. This study aims to construct a China Sea-Guangdong Shelf (CG) one-way nesting (OWN) ocean model forced by combined atmospheric field. The output of the CG-OWN model will provide better boundary condition for the PRE model to better reproduce the spatial and temporal distribution of circulation and water quality process in the PRE during typhoon events. Moreover, the hydrodynamic response to different typhoon events will be illustrated, and the responses of spatial and temporal distribution and the transport of nutrients to circulation of the PRE during typhoon events will also be studied. The nutrient budget and the respective contributions of physical and biological processes to the nutrient budget during typhoon events will be further demonstrated based on a series of scenario simulations.

开展台风对珠江口氮、磷营养盐收支影响的研究，不仅对珠江口海域的水生生态环境保护及可持续发展具有重要的现实意义，而且有助于深化有关珠江口氮、磷营养盐输运机制及收支平衡模式对台风的响应等科学问题的认识。本项目拟在前期工作的基础上，构建中国海－广东省陆架单向嵌套数学模型，并应用合成风场方法，为珠江河网－珠江口水环境数学模型提供台风影响下的边界条件，对台风影响期间珠江口水动力、水质过程进行模拟；在此基础上，研究珠江口水动力过程在不同路径、不同强度台风影响下的时空变化规律，以及氮、磷营养盐时空分布与输运过程对台风期间水动力过程的响应程度和机制；根据模式结果分析珠江口氮、磷营养盐收支平衡对台风影响的响应，并探讨台风期间主导珠江口氮、磷收支平衡的主要物理、生化过程及相关作用机制。

为研究珠江口氮、磷营养盐输运机制及收支平衡模式对台风的响应，本项目构建广东省陆架-珠江口单向嵌套数学模型。其中，珠江口模型为一三维连接动力-泥沙-水质耦合模型，该模型由CFSR与HOLLAND组成的合成风场驱动。本项目利用该模型对珠江口水动力、泥沙及水质过程进行模拟；在此基础上，研究珠江口水动力过程在不同路径、不同强度台风影响下的时空变化规律，以及氮、磷营养盐时空分布与输运过程对台风期间水动力过程的响应程度和机制。研究结果表明，在台风影响期间，珠江口与外海之间的水通量有着剧烈的变化过程，水体交换速率大大高于常规水文条件，这使得珠江口内的水体滞留时间大大缩短。由于珠江口内水体滞留时间缩短，河口对物质的“过滤器”效应减弱，使得有更多的泥沙和营养盐被输运到陆架上。这一效应随不同路径和强度的台风出现而变化。