热带气旋对琼东上升流动力过程和物质输送的影响机制研究

As an important physical process in coastal circulation and transport, coastal upwelling plays a significant role in the regional ecosystem,fishery, carbon cycle and climate. The intensive anomalies of wind and water stratification and mixing induced by tropical cyclone dominate the coastal upwelling system. This project plans to conduct sectional and mooring observations of temperature,salinity,current,turbulent microstructure,nutrients and chlorophyll pre-,post- and during the tropical cyclone in the region of the Qiongdong Upwelling. Combining with the in-situ observation and multi-source remote sensing data, the project will illustrate the influence of tropical cyclone on the hydrographic features of the Qiongdong Upwelling,calculate the changes of vertical and cross-shelf fluxes of nutrients and chlorophyll, analyze the induced process of turbulent mixing,investigate the mechanism of cyclone effects on the current and stratification variation, and reveal the role of tropical cyclone in transport variation of the Qiongdong Upwelling. The implementation of the project will advance the study of eco-dynamics of coastal upwelling and coastal ocean response to tropical cyclone.

沿岸上升流是近海环流和物质输送的重要组成部分，对海区的生态系统、渔业生产、碳循环和气候特征等具有重要影响。热带气旋引起的大气风场异常和海水层结、湍流混合等异常，对沿岸上升流系统具有重要的调控作用。 本课题拟在琼东上升流区，开展热带气旋前后和过程中的温盐、流场、湍流微结构以及营养盐、叶绿素等动力和生态要素的断面和定点观测，结合多源卫星遥感资料，阐明热带气旋对琼东上升流区温盐、流场及混合特征的影响规律，关注营养盐和叶绿素垂向和跨陆架方向通量的变化，分析热带气旋对上升流区湍流混合的诱发过程，探究热带气旋对上升流流场和层结变化的影响机制，揭示热带气旋对上升流物质输送的作用，为深入研究沿岸上升流区的生态动力过程和近海对热带气旋过程的响应奠定基础。

沿岸上升流是近海环流和物质输送的重要组成部分，对海区的生态系统、渔业生产、气候特征等有重要影响。热带气旋引起的风场异常和海水层结、湍流混合等变化，对沿岸上升流系统有重要调控作用。.本项目以琼东沿岸上升流及临近南海西北陆架海为研究区，以现场观测和卫星遥感数据为基础，探究热带气旋对研究区水文特征的影响规律，分析垂向和跨陆架方向的营养盐通量变化，揭示热带气旋对上升流动力过程和物质输送的影响机理。.项目收集了研究区的海表温度SST、风场、叶绿素浓度以及过境热带气旋等卫星遥感资料，参加了4次公开航次，组织2次断面观测和3次潜标布放观测，获取了温盐、流场、湍流混合以及营养盐、叶绿素等动力和生化参量。.基于观测和遥感数据，分析发现热带气旋过境琼东上升流区SST变化存在降温、基本不变和升温三种情况，台风引起外海非线性孤立波向岸热输送可能是SST升温机制；发现超强台风“彩虹”过境南海西北陆架海出现二次降温，提出登陆台风诱导青藏高原下山冷风从而使海面二次降温的海-陆-气相互作用新机制；发现台风“飞燕”过境后琼东近岸整层水体升温，流场反向，硝酸盐和亚硝酸盐的沿陆架通量量值增大，混合率无台风时低于大洋平均值一个量级，而台风后增强到高一个量级；Omega方程动力诊断给出琼东上升流及锋面区的垂向环流，指出与风场非线性Ekman抽吸相关的非地转平流项是近岸上升流主要控制因素，混合通量对垂向运动的影响取决于混合率及混合率梯度的大小；定点锚系观测动力诊断给出台风“天鹰”过境琼东陆架的垂向流速及质量通量变化，发现台风过后上升流速显著增强，垂向平流质量输送比湍流混合扩散输送大一个量级。此外，项目研究还发现琼东上升流强度近30年有变弱趋势，中尺度涡旋对琼东上升流变化也有重要影响。这些成果有助于认识沿岸上升流的变化规律和近海海洋对热带气旋过程的响应，可为当地渔业生产、水下作业和防灾减灾提供基础数据和科学依据。