黄海冷水团沉积动力过程及其沉积环境效应

The Yellow Sea Cold Water Mass (YSCWM) is an important hydrological phenomenon in the Yellow Sea. Its unique sedimentary dynamic environment has important impact on the transporting path and final destination of terrestrial fine particulate matter in the East China Sea. This study takes the sedimentary dynamic processes of the YSCWM as research object, and plans 8 survey sections crossing the YSCWM area in the yellow sea. By using the marine survey conditions provided by the Marine Science Sharing Voyage Plan of the National Natural Science Foundation of China, surveys on hydrological dynamic environment, suspended matter and bed sediment in the YSCWM sea area will be carried out within 3 years. For obtaining the long-term sediment record of the YSCWM, the sediment traps will be placed in the YSCWM sea area for more than 1 year. The distribution of suspended matter in surface water of the Yellow Sea will also be extracted from inversion processing on time series satellite imageries. Based on integrated analysis of these surveying data, the numerical model ECOMSED will be used to simulate the sedimentary dynamic process of the YSCWM. The Sedimentary dynamic mechanism and its resultant sedimentological characteristics of the YSCWM will be analyzed. The relationship between the sedimentary dynamic process of the YSCWM and the origin of mud deposits on central Yellow Sea continental shelf will be discussed.

黄海冷水团是纵贯黄海的重要水文现象，其大范围的水文动力过程必然会对黄海陆架区的沉积环境和沉积物输运格局产生重要影响。本项研究以黄海冷水团季节性生消演变过程的沉积动力环境为研究对象，利用设在黄海冷水团活动区的中国科学院黄海观测站提供观测数据支持，并投放沉积物捕获器采集冷水团季节性演变过程（>2 年）的沉积记录；同时布设8 条横跨黄海冷水团活动区的调查断面，通过搭载国家自然科学基金委员会以及中国科学院海洋研究所共享航次提供的海洋调查平台，连续3 年分季节对黄海冷水团活动区的沉积动力环境进行观测和取样调查，获得其季节性变化特征；采用沉积动力学理论及其分析方法，结合遥感反演和数值模拟技术，对黄海冷水团的沉积动力过程和沉积环境效应进行数值模拟研究。该项研究将为揭示黄海冷水团沉积动力过程的作用机制、明确冷水团沉积动力过程与黄海泥质区成因关系等做出重要贡献。

黄海冷水团是黄海海区暖半年最重要的水文现象。冷水团控制的气旋式环流控制了海区的环流结构，与黄海陆架泥质区的形成密切相关，但是黄海冷水团的沉积效应及其对黄海陆架区泥沙输运的影响还不明确。本项目研究表明：黄海冷水团在年际尺度上经历了春季形成，夏季强盛，秋季衰退，冬季消失的周期变化，太阳辐射通量和季风的年际变化是冷水团消长变化的主要控制因素。夏季北黄海陆架水体中广泛分布大颗粒悬浮体，其中粒径>32μm的悬浮颗粒的体积占总体积的75%以上。大型颗粒（>256 μm）以生源物质为主，是表、中层悬浮体的主要部分，包括胶状物质粘连小颗粒形成的颗粒聚集体以及浮游生物单体；中型颗粒（(32-256 μm)）体积浓度在底层最高，由再悬浮的细颗粒物质在水体中絮凝而成。黄海冷水团与潮混合作用形成的浅水海洋锋，阻挡了近岸浅水区悬浮体向远岸冷水团区的水平运移，在陆架坡折处形成了“悬浮体浓度锋”；冷水团与上层暖水之间形成的密度跃层，具有较小的垂向扩散系数，限制了再悬浮颗粒物的垂向扩散。海带养殖区海底沉积物的组成由于对细颗粒的捕获作用而变得粒度更细，海带养殖活动增加了养殖区域内沉积物中的细颗粒物含量。本项目系统讨论了黄海冷水团的季节性演变过程，加强了对黄海水文动力环境的认识；厘清了冷水团水动力过程对悬浮体分布与输运、物质组成和结构特征的影响，深化了对黄海陆架海区沉积环境的认识；初步阐明了黄海陆架区沉积物输运途径和分布格局的影响，对黄海海区的源汇沉积体系研究具有重要意义。本项目发表学术论文7篇，其中SCI论文4篇，核心期刊论文3篇；15人次参加国际国内学术交流；培养博士研究生1名，硕士研究生1名，在读博士和硕士研究生各1名。