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粤西沿岸流和物质输移模型研究及应用

杨毅;徐艳东;王发云;魏潇

【摘要】通过建立FVCOM三维数值模型模拟广东沿岸海流,分析了粤西沿岸海流

特征,研究结果表明,粤西沿岸海流主要为西南向流,只有在夏季西南季风较大时才会

有东北向流.在海流模拟基础上建立物质输移扩散模型,模拟粤西沿岸的物质输移状

况,模型结果显示,粤西沿岸的物质扩散以西向为主,只有夏季季风较大时物质才向东

扩散,且扩散速度较小,琼州海峡的物质扩散终年向西.

【期刊名称】《科学技术与工程》

【年(卷),期】2015(015)019

【总页数】6页(P80-85)

【关键词】FVCOM;粤西;沿岸流;物质输运

【作者】杨毅;徐艳东;王发云;魏潇

【作者单位】海南省海洋与渔业科学院,海口570125;山东省海洋资源与环境研究

院,烟台264006;海南省海洋与渔业科学院,海口570125;山东省海洋资源与环境研

究院,烟台264006

【正文语种】中文

【中图分类】P731.21

沿岸环流动力状况作为一个背景场,对该海域物质输运和扩散、海水运动以及海洋

生物地球化学过程具有重要影响,并决定着该海域对污染物的净化能力[1]。广东省

沿岸，包括珠江口以东的粤东地区，珠江口地区和粤西地区以及琼州海峡。广东海

域内海流状况十分复杂，主要流系有广东沿岸流系、近岸上升流系、南海暖流、南

海西边界流以及黑潮南海分支流系等，粤西沿岸流宽度一般为10～20km，厚度

为10～15m。在珠江口以西，冲淡水整年向西，此处由于受到湛江海域气旋式环

流的影响，仍然有一股向西的沿岸流[2]。粤西沿岸流由于受到风及外海海流格局

的影响，有显著的季节变化，夏季珠江径流向东和向西宣泄，在科氏力与斜压力共

同作用下形成沿岸增水形成从岸向外的水面坡度，出现一垂直于水面坡降和斜压力

的西向流速，因此虽然夏季珠江口余流表层偏向东南，但粤西的沿岸流流向仍然向

西；冬季珠江径流减少，粤西沿岸流流向主要受到风向支配，盛行的东北季风，使

得西南向的漂流得到发展，珠江口的余流以偏西南向为主，粤西沿岸流流速可达

0.115～0.130m/s[3]。

近几十年来,针对粤西海域沿岸流和物质输运国内外学者进行了较为深入的研究，

取得了大量成果。柯佩辉[4]研究发现琼州海峡一年四季的流动，除西风条件下从

西往东流动外，其余时间海水均从东往西流动；侍茂崇等[5，6]研究发现琼州海峡

的潮流净通量都是从南海进入北部湾，通过潮流谱分析发现琼州海峡夏季余流在

5～10cm/s范围内变化，方向以南偏西为主；Shi等[7]分析了近40年资料发现

琼州海峡存在明显的西向流，水体输运终年向西，风应力不是控制琼州海峡的主要

因子；杨士瑛等[8]研究发现夏季粤西沿岸流在大多数情况下是西南向运动，一部

分通过琼州海峡进入北部湾，一部分加入琼州海峡东口气旋环流；陈达森等[9]研

究发现，在一年四个季节中，琼州海峡内的余流方向基本都是从东向西，控制琼州

海峡水体输运的主要因子不是风，风只是对表层输运有影响，更重要因子是广东省

粤西沿岸四个季节的西向流。应秩甫[3]研究发现粤西沿岸流对于沿岸地貌的发育

有着重大的影响；杨士瑛等[8]研究发现粤西沿岸流对陆地物质（径流、营养盐、

污染物）的运移和扩散起着决定性的作用；严金辉等[10]研究表明在粤西西向流是

主要趋势，粤西物质输运不管冬季还是夏季,都是西向大于东向。以上研究成果对

粤西海域沿岸流和物质输运研究和探讨尚缺乏系统、整体的认识。因此，通过粤西

沿岸三维潮流模型和物质输移数值模拟研究，掌握粤西沿岸沿岸流特征、水动力和

物质输运状况，揭示粤西海域沿岸流分布和变化规律及其对物质输运的影响，为制

定该海域环境保护规划提供科学依据，为该区域的海洋经济发展和海洋环境保护提

供科学依据和技术支撑。

1.1水动力模型

本文水动力数值模拟采用三维有限体积数值模式（anunstructuredgrid，finite

volumecoastandoceanmodel，FVCOM）。这个模型在理论和数值计算方面

基本解决了浅海陆架、河口物理海洋和生态动力学模型中最棘手的复杂几何岸界拟

合和计算有效性的难题，已成功地应用于美国的多个河口及GeogiaBank、五大

湖和我国的渤海等区域，它代表了数值模式的新的发展方向，具有广阔的应用前景

[11]。

1.2物质输移模型

物质在海面表层输移过程中，迁移的主要驱动力是表面潮流和风生流作用，在合成

流的作