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河口锋作为发生于河口区域的重要物理现象,是河、海水之间强烈混合的狭窄过渡带,其存在对河口环流、海水水质、海洋生产力及河口沉积过程均具有重要的影响作用。河口锋的研究对河口水域的海洋动力学研究以及海洋环境和生态的保护具有重大意义。本文针对九龙江河口及厦门湾海域河口锋的时空变化规律特征及其形成机制开展研究。
在分析和总结了国内、外相关河口锋研究工作的基础上,本文运用现场观测和数值模拟相结合的方法开展工作。首先进行九龙江河口及厦门湾海域的现场观测,观测期间分别为2008年冬季--九龙江枯水季和春季--九龙江丰水季,观测包括大面观测、断面走航观测以及定点连续观测。观测期间,九龙江河口及厦门湾海域的温盐分布特征为:河口区淡水盐度低,湾外海水盐度高,温盐等值线均以西北-东南走向为主；垂直分布上,表层温度高、盐度低,底层温度低、盐度高；冬季水体混合均匀,春季水体层化明显。九龙江河口区锋面主要由盐度变化和分布不均匀引起,其锋面经向宽度约在1.0～6.9km之间,盐度梯度在2.0～3.2km-1之间。观测中于海门岛至鸡屿区域、屿仔尾至胡里山区域、屿仔尾北部、鼓浪屿南部均发现了盐度锋面的存在,其锋面位置、锋面宽度和锋面强度随潮型和潮时的变化。同时在大潮涨潮过程的观测中,发现低盐水团进入西港的现象。
针对九龙江河口及厦门湾海域复杂的地形、水文条件,本文采用一套合适的浅海三维动力模型,通过九龙江河口及厦门湾海域的三维潮流、盐度数值模拟,结合现场观测资料,以探讨各盐度锋面的动力结构和形成机制。
九龙江河口盐度锋是由九龙江河水与湾内混合水在海门岛至鸡屿区域交汇形成,该锋面各潮时均存在,落潮时锋面向口外运动,涨潮时向河口方向运动。
九龙江冲淡水在落潮时随退潮流向湾外运动,形成舌型的羽状流。在低潮前后,它与湾外高盐水交界处,形成表、底层反向环流结构的九龙江冲淡水羽状锋；同时受地形因素影响,在屿仔尾区域由外海高盐水侵入形成宽度窄而盐度梯度大的潮汐侵入锋。
落潮时,河口区北部的西港退潮水退至鼓浪屿南侧,与九龙江冲淡水相遇,流速发生切变,在它们的交界处形成以25.5等盐线为中心的“退潮流锋”,其辐聚和阻隔作用形成了该河口区特有的“退潮流隔”现象。
通过数值模拟方法合理解释了低盐水进入西港的现象:在涨潮初期退至湾口的九龙江冲淡水随涨潮流进入西港,由于潮汐作用的差异,小潮期间它被迅速混合,大潮期间出现短暂的低盐区。
鉴于层化参数指示厦门岛南侧近岸可能存在锋面,通过现场观测和数值模拟证实了这一推断。它是由九龙江冲淡水随退潮流退至胡里山南侧与外海高盐水交汇形成,其锋面位置和强度随潮时和潮汐作用而变化。同时观测期间恰逢圣帕台风登陆福建沿海,通过数据分析发现台风期间锋面的发生和变化规律受台风影响发生改变。
本文通过精心设计的现场观测,获取了全面系统的九龙江河口及厦门湾海域的海洋动力要素及其分布,特别是台风期间的现场观测资料；同时采用一套三维浅海动力模型,总结该海域的潮流、温盐分布特征,并讨论了盐度锋面的分布规律和形成机制,为今后九龙江河口及厦门湾海域的锋面研究及其相关应用奠定基础。