近岸长江冲淡水跨陆架运动的机理及生态效应

In wintertime the nutrient-rich Changjiang diluted water extends southward along the Zhe-Min Coast, which is the material basis for spring algal blooming in this area. Front is formed between the cold turbid coastal water and warm clear shelf water, thus cross-shelf transport is not only the first step for coastal materials to enter open ocean, but also the key process for phytoplankton to utilize the nutrients. Hence this study aims to clarify the processes, mechanisms, and spatiotemporal variations of cross-shelf transport by means of field data analyses and numerical simulations, to investigate the physical property transformations, and to identify the associate biological consequence. Specifically, this project will focus on cross-shelf transports induced by wind field, tidal dispersion, island effects, and interaction with shelf currents. These processes are not fully understood and new mechanisms are required to reveal their dynamics. Another focus will be on the ecological effects of penetrating fronts and island-induced flow separation on the localized harmful algal blooming hot spot, and try to identify the underlying physical mechanism.

冬半年沿着浙闽海岸传播的长江冲淡水携带着大量的营养盐，是春季该区域赤潮爆发的重要物质基础。低温和高浊度的冲淡水与外海温暖水体之间存在强烈的锋面，跨陆架运动不仅是陆缘物质进入开阔海域的关键一步，也是近岸水体释放初级生产力潜力的重要环节。因此，本课题将采用分析观测资料与精细化综合数值模拟相结合的手段，研究浙闽海域长江冲淡水离岸运动的过程、机制和时空变化规律，分析在这一过程中水体物理属性的变化规律，进而探讨由此导致的生态效应。特别的，本课题在动力机制上关注由季风转换、潮汐弥散、绕岛脱离和背景环流相互作用等重要但尚未得到厘清的跨陆架过程，尝试基于东中国海独特的动力环境提出新的跨陆架运动机制。在生态效应上重点关注穿刺锋面或绕岛脱离等具有局地性的跨陆架运动与初级生产力增长之间的联系，探索赤潮高发区的动力学成因。

本项目的研究目的是采用分析观测资料与精细化综合数值模拟相结合的手段，研究浙闽海域长江冲淡水离岸运动的过程、机制和时空变化规律，分析在这一过程中水体物理属性的变化规律，进而探讨由此导致的生态效应。在项目的资助下根据任务书开展了研究，取得如下主要创新发现。在锋面及其跨陆架运动过的识别上面，利用GOCI卫星遥感叶绿素数据，识别了绕岛屿的穿刺锋面结构，并统计了其在各个季节的出现频率；利用国家海洋灾害公报的赤潮数据和卫星遥感的叶绿素数据，识别了赤潮高发区及其与锋面之间的对应关系。在跨陆架动力机制上，提出了一种新的潮致锋面捕获机制，阐明了浙闽海域长江冲淡水维持的机理；揭示了台风过程和锋面捕获联合作用下的长江冲淡水滞留及跨陆架扩展的动力机制。在动力学研究基础上，建立了“水动力-泥沙-生物地球化学”耦合的数值模型，利用模型揭示了冲淡水锋面—泥沙再悬浮—藻华爆发三者之间的耦合关系，揭示了赤潮高发区形成的本质动力成因。以上项目成果系统揭示了长江口及邻近海域冲淡水锋面形成、维持和跨陆架穿刺的时空分布规律、本质动力机制，以及对藻华爆发的影响，系列成果在JGR-Oceans等国际重要刊物上发表了多篇学术论文，对我国近海海洋学的研究起到推动作用。