琼州海峡的沿海声层析研究

Because of the inhibition of observation methods, little observation has been performed around the Qiongzhou Strait(QS). Up to now there has been no synchronous observational circulation in a large-scale, and the net volume transport has only been estimated roughly. Compared with traditional ocean observation methods, the coastal acoustic tomography (CAT) technique, proposed for coastal seas, aims to continuously monitor current fields in a large-scale coastal region without disturbing shipping traffic and fishing activity using a small number of instruments. As an innovative oceanographic technique, CAT has been shown potential advantages, a good prospect of application and possible extension. The main research contents of this project are the following: perform field experiments in QS to get the information of sound propagation, then reconstruct the current fields of QS use the inverse mode; perform long term volume transport measurements of QS by use of CAT for getting the volume transport and net volume transport of QS; assimilate average current velocity from CAT experiments into a numerical model to get a fine resolution current field. The final aim of this project is to know the special and temporal variations of circulation around the QS, the volume transport and net volume transport of QS and explain it's mechanism, to understand the interaction between which and the regions two entrance of QS. The unsettled oceanography problem will be solved by carrying out this subject successfully.

由于观测手段等的限制，目前缺乏对琼州海峡环流的观测研究，至今未见琼州海峡大范围的同步观测结果，对海峡的净流量也只有一个大致的估算。与传统海洋观测手段相比较，海洋声学层析观测技术能够运用较少的仪器进行海域内部大范围的长期同步观测和监测，具有潜在的优势和应用前景。本项目拟利用这一先进的观测手段对琼州海峡的环流状况、海峡流量和净流量进行研究。主要研究内容是：利用沿海声层析系统对琼州海峡进行现场流场观测，获得声传播信息，并且利用改进后的逆方法反演得到琼州海峡的流场结构；对琼州海峡进行各季节长期流量观测，获取海峡流量和净流量；利用数值模式同化声层析资料，获得琼州海峡的同化环流结果。分析影响琼州海峡净流量的物理机制，以及它对海峡两侧水文环境的影响。最终目的是要阐明琼州海峡环流、流量和净流量的时空变化和机制，及其与南海北部和北部湾的相互作用。项目的顺利实施可望解决该海区长期以来悬而未决的海洋学问题。

沿海声层析（CAT）相较于传统的海洋观测手段的优势在于能够用较少的仪器进行海域内部大范围的长期同步观测，不受渔业活动和船舶航行的限制，具有潜在的优势和应用前景。本项目的目标是进一步完善沿海声层析技术与理论，并使其能真正地运用于沿海的海洋观测中，特别是对于重点海峡（琼州海峡）环流的观测研究和动力机制分析。. 海峡的环流与流量研究对海峡及海峡两侧海区具有重要意义。琼州海峡作为我国三大海峡之一，过去缺乏对其环流观测研究，至今未见其大范围的同步观测结果，对海峡的净流量也只有一个大致的估算。本项目利用声层析对琼州海峡的环流状况、海峡流量和净流量进行了估算研究；另外本项目也选取了一些大型河口和海湾等海域，成功通过声层析观测得到了实验区域的流场结构、流量时间序列和温度水平分布等重要水文资料，并利用潮位计、CTD、船载ADCP和定点ADCP等观测资料验证了声层析观测结果具有较高的观测精度。我们用琼州海峡实验的声层析和ADCP同步观测数据，实现了对该海区主要全日潮的分离，同时得到了通过琼州海峡流量的时间序列，并解释了西向余流得以维持的动力机制；我们还利用同步观测的资料，重现了观测期间琼州海峡温度的水平层析，结果清晰的显示出琼州海峡南岸与北岸存在明显的温度差异以及海区季节性变暖的特征。近年来在JGR、CSR、JO等海洋科技主流杂志（SCI/EI）上发表11篇沿海声层析相关的学术论文。. 通过本项目的实施，我们通过一系列的沿海声层析实验，实现了沿海声层析在国内的初步应用，并对选取的海峡、大型河口、海湾等物理现象进行了初步分析。预计沿海声层析将在不远的将来为我国近海海洋动力环境的预测预报、防灾减灾和海洋经济活动发挥重要作用。