極端天氣事件下南黃海西部海域泥沙輸運機制研究

《極端天氣事件下南黃海西部海域泥沙輸運機制研究》是依託河海大學，由周春艷擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：極端天氣事件下南黃海西部海域泥沙輸運機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周春艷
• 依託單位：河海大學

項目摘要

南黃海西部海域泥沙輸運複雜，季節變化明顯，目前已有的研究大多利用數值模擬等手段研究月平均氣候態的懸浮體濃度分布，缺乏極端天氣過程中的精細研究。而往往極端天氣引起的泥沙運動遠遠高於平常天氣，引起的海岸工程災害最為嚴重，因此，研究極端天氣事件下的泥沙輸運過程在學術和實際工程套用中都有重要價值。本課題將採用固定觀測系統、衛星遙感與海洋沉積動力數值模擬相結合的方法，對極端天氣事件下南黃海西部海域泥沙輸運機制開展研究。通過利用原位觀測系統對極端天氣過程中沉積動力過程的連續觀測，彌補了調查船缺乏大風期間測量的不足，結合遙感資料分析，改進泥沙模型，再現極端天氣事件下的物理過程，考慮粉土液化對泥沙輸運的影響以及高濃度泥沙層化對水流結構的影響，構建並驗證適用於極端天氣事件的水動力泥沙三維數值模型，探討不同極端天氣下泥沙輸運機制以及影響因素，為海洋環境預報、防災減損和港口航道的穩定性等提供理論基礎和預報工具。

結題摘要

南黃海中西部海域水動力條件複雜，季節變化明顯，但極端天氣下水動力變化和泥沙輸運機制尚不明確。本項目結合長期固定觀測站的實測資料與海洋沉積動力數值模擬相結合的方法，對大風條件下南黃海中西部水動力和泥沙輸運機制展開了研究。研究認為：長期固定觀測站的實測資料表明在在冬季大風期間，波高明顯增大，表層和底層懸沙濃度顯著增大，垂向混合加強，表層海水溫度下降較快，底層海水溫度緩慢下降，受大風影響，出現增水現象，潮流余流速明顯增大；在夏季颱風期間，表層海水溫度下降，底層海水溫度上升，垂向混合加強，出現增水現象。影響南黃海西部海域的颱風按路徑分為：正面登入型、外海活動型、登入北上型。研究結果表明正面登入型颱風發生機率小，但造成的增水較大。登入北上型颱風是三類颱風中發生機率最大的颱風類型且造成的增水也是較大的一類。從空間分布上來看，各類颱風災引起的增水在輻射沙洲海區最大，向北減小。改進的南黃海西部水動力模型耦合了波浪模組、底邊界層模組、泥沙模組，能夠較好的反映極端天氣下水動力變化過程，可以用來研究水沙動力對大風事件的回響。在冬季大風事件中，增水明顯，波高因水深增大而增大，破碎波影響區域也隨之擴大並向岸上移，南黃海西部存在老黃河口水下三角洲這個重要物源，在大風波流共同作用下短時間會受到高強度侵蝕，粉土液化，產生大量再懸浮泥沙，水體含沙量急劇增高，泥沙運動異常活躍，再懸浮泥沙在潮流余流和環流作用下向海輸運，沉積物向海輸運通量大大增加，對沉積物跨陸架輸運意義重大。項目共發表SCI/EI期刊論文4篇，項目開展了廣泛的國際國內學術交流工作，項目成員參加國際/國內會議4次，做大會口頭/展板報告3次。本項目提升了中青年的研究水平，培養了人才，其中項目主持人晉升副教授/碩導，項目成員1人晉升副教授，1名項目成員赴美國攻讀博士學位，培養學生2名。本項目為江蘇沿海地帶的海洋環境預報和防災減損等方面提供理論基礎和預報工具。