长江冲淡水扩展区域低盐水团的数值模拟及动力机制分析

长江冲淡水扩展是长江口和东中国海重要的水文现象，其研究一直得到重视。观测表明，长江冲淡水扩展区域的近口门段、中部或末段存在脱离冲淡水主体的低盐水团现象，它们改变了冲淡水的羽状扩展形态。由于缺乏更多观测资料，还缺乏实际低盐水团个例的数值模拟，相关的理论分析也不多，目前对冲淡水扩展区域各个部位低盐水团的形成和演变过程、温盐流涡旋结构、动力机制都缺乏深入认识。.本项目建立新型的POM-σ-z模式，应用于长江冲水扩展和低盐水团的数值计算，模拟一些年份的实际低盐水团个例，结合观测资料，分析低盐水团的形成和演变过程、温盐流涡旋结构；结合理论分析、理想河口和实际河口低盐水团的数值模拟试验，分析正压和斜压不稳定机制、径流量、河口口门宽度、海底地形、科氏力及β效应、风及风应力旋度、天文潮、斜压效应、黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海冷水团等对低盐水团的影响，揭示低盐水团形成和演变的动力机制。

长江冲淡水扩展是东中国海的重要水文现象，它有时存在孤立的低盐水团。本项目的研究目标是进一步认识低盐水团的特征和动力机制，按照计划开展了研究工作，完成的主要工作及成果如下:.（1）整理和分析观测资料，总结了低盐水团的基本特征。它们主要出现在夏季，尺度小于300km，长江口至济州岛沿线及其两侧都有低盐水团出现，口外东北海域是低盐水团的多发区，济州岛附近海域也多次出现低盐水团。.（2）目前三维流温盐模式采用了多种形式的垂向坐标，但是每个模式的流场和海温盐度垂向坐标相同。本项目根据长江冲淡水扩展数值计算的特点，提出了流和温盐垂向异构坐标，在POM模式中引入流场σ坐标、海温盐度σ-z坐标，提出混合N阶Lagrangian插值的Eulerian-Lagrangian方法衔接流场和海温盐度计算，研制了新型的流和温盐垂向异构坐标海洋模式POM-σ-z。应用表明，POM-σ-z模式比POM模式更适合于长江冲淡水扩展数值模拟，尤其是将低盐水团模拟准确率由39%提高到67%。.（3）针对观测资料覆盖年份不全以及不能分析低盐水团形成演变特征的不足，基于数值模拟结果，进一步分析和认识了低盐水团的特征。近39年8月份（含7月底）模拟出了低盐水团25个，它们维持时间差异大，最长为19天，活动区域主要在口门附近、口外东北海域。具体给出了1977年8月、1983年8月、1986年8月、1997年8月低盐水团的形成和演变特征。.（4）结合理论和数值模拟分析，进一步认识了低盐水团的动力机制。基于WKBJ方法分析低盐水团发展的正压不稳定机制：从口门向口外东北海域移动过程中，由于水深变大，对流作用有利于低盐水团加强。基于两层模式分析低盐水团发展的斜压不稳定机制：当扰动尺度和流速垂向切变大于临界值时，低盐水团可以发展。理想河口数值模拟分析表明：斜压效应、地形、径流量和风对冲淡水扩展有比较大的影响；风场作用在夏季能够产生与观测特征接近的低盐水团，在冬季则很难产生低盐水团。一些实际低盐水团数值模拟分析表明：口门附近及口外东北海域低盐水团主要由较强偏南风和小潮转大潮的潮混合作用产生，潮致Lagrange余流有利于在口外东北海域形成低盐水团。. 本项目的研究加深了对长江冲淡水低盐水团特征和动力机制的认识，但是对于济州岛附近海域低盐水团特征的数值模拟分析、低盐水团与其它海洋中尺度现象的相互作用还需要深入研究。