夏季舟山桃花岛海域水文特征分析

郑 衡，郑 红，童元正，杨 凡

（浙江海洋学院海洋科学与技术学院，浙江舟山 316022）

夏季舟山桃花岛海域水文特征分析

郑 衡，郑 红，童元正，杨 凡

（浙江海洋学院海洋科学与技术学院，浙江舟山 316022）

观测并研究桃花岛海域海洋动力学基本参数，对了解舟山桃花岛海域水文环境和进一步长期观测研究舟山海域上升流的形成机制，及其对舟山海域的环境影响具有重要意义。基于2014年6月末的桃花岛海域实地观测数据及相关资料，通过对CTD（温盐深仪）、ADCP（声学多普勒流速剖面仪）以及相关潮汐、气象数据的分析研究表明，夏季桃花岛海域海水盐度具有潮汐周期性，符合沿岸海区海水盐度的日变化规律。近岸海域受潮汐混合的影响，落潮时冲淡水和海水混合不太明显，而涨潮的时候（停潮之后的一两个小时）由于淡水与海水的垂向混合导致温盐垂向变化不明显。另外受地形的影响，桃花岛海域局部海区淡水与海水的混合基本不受涨落潮的影响始终保持强烈的混合现象。

温度；盐度；潮汐混合；海底地形

河口区是海陆相互作用最为强烈的区域，同时也往往是重要渔场所在地，对河口区河、海水混合造成的温盐分布及变化等的研究，对环境保护、海运、港工以及农田水利的建设，对河口区渔业生态以及波浪流的研究都具有重要意义[1]。早在上世纪60年代初毛汉礼等就对杭州湾[2]和长江口[3]的河海水混合问题进行了初步的研究。王伟强等[4]对福建九龙江河海水混合的特征做了深度的分析研究。

舟山地处长江入海口，舟山海域是长江冲淡水、钱塘江水与东海海水集中交汇的海域，海陆相互作用明显，潮汐和径流是该海域最主要的动力因素[1]。由于长江径流巨大，且季节差异明显，加之舟山海域地形复杂，长江冲淡水与海水伴随着潮汐有强烈的混合现象，使得舟山海域海水的温盐分布随潮汐的变化更加复杂，此外舟山海域夏季有明显的上升流现象[5-7]，拥有全国著名的舟山渔场。

1 材料与方法

2014年6月26日，利用“浙海科1号”考察船在（29.76-29.86°N，122.29-122.39°E）范围内，调查了5个断面和9个站点。利用COMPACT-CTD ASTD配备的专门传感器记录9个站点（C1-C10站点，除C6外）的盐度和温度，同时使用WHS300KHZ型号的ADCP记录了5个断面的海水的流速流向和海底深度。

本文的研究区域以及断面、站点的分布如图1所示。该目标海域属于长江口舟山桃花岛海域，海域东北向为朱家尖，西边为桃花岛，正北为西峰岛，东南面为乌驻山（小岛礁），有一条乌沙水道贯穿该海域。

图1 桃花岛海域以及断面站点分布图Fig.1 Sampling sites and the route of underway measurement at Taohua island area

在目标海域选定如图1所示的五个断面，考察船按照T1-T3-T4-T2-T1-T4的顺序对五个断面进行连续的测量。并且在五个断面上选定了C1-C10的10个定点测量的站点，但因考察过程中的特殊情况，其中C6点在实际测量过程中被取消。为研究同一站点在涨潮和落潮时海水展现的不同现象，对C1-C5这五个站点分别在早上（落潮）和下午（涨潮）的时候各观测一次。其余站点只进行一次观测。表1中给出了各站点及测线以时间先后为顺序的测点测线时间表,其中为区别上、下午测量的C1-C5这五个测点，将下午测量的C1-C5这五个测点后面分别加上字母b。

表1 测点测线时间表Tab.1 Measuring sites and routes schedule

2 结果与分析

2.1 潮汐混合对海水温盐分布的影响

2.1.1 盐度随潮汐的周期性变化

近岸地区的盐度日变化比较规则，具有潮汐周期的特点：一日内有两峰两谷或一峰一谷的起伏，涨潮时增盐，落潮时降盐，最大、最小值发生在潮流最弱时刻。而舟山桃花岛海域的潮汐基本属于不规则半日潮，通过获取潮汐表上虾峙岛（虾峙岛海域与桃花岛海域潮汐状况近似，这里将虾峙岛的潮位数据用于桃花岛）2014年6月26日前后共五天的潮汐数据，得到如图2所示的潮位图。

图2 虾峙岛6月24日-28日潮位图Fig.2 Tide level of Xiazhi island at June 24-28

图2中纵坐标表示潮位高度，横坐标表示时间，潮位图左侧的文本框则显示了2014年6月24日-28日连续5 d的高低潮潮时和潮高。其中A1-A2段为26日观测时间段的潮汐变化情况，由图中曲线以及文本框数据可知26日早上07：58开始为落潮，14：35达到最低潮之后涨潮，至20：46达到最高潮，结合观测的时间表可知C1-C10为落潮在C10点达到最低潮即停潮，之后C9-C3b为涨潮。

图3中显示了各站点盐度随深度的变化曲线，从盐度的变化趋势来看，C1-C4点海水上层盐度呈下降的趋势，表层海水盐度由27降至26.5，C8点的海水盐度变化范围为28～29，C10点海水盐度变化范围是27.8～28.1，而C9-C1b点海水上下层盐度都有上升的趋势，表层海水盐度由26.6升至27.8，底层海水盐度由27.5升至28.3。上午落潮时各点盐度的垂向变化比下午涨潮时的盐度的垂向变化明显，尤其在上层海水体现的尤为突出。忽略C8、C10的盐度值变化，盐度总体上伴随着潮汐的变化而变化，即随着上午落潮盐度变小，随着涨潮，盐度增加，具有一定的潮汐周期特征。而舟山海域的潮汐为半日潮，因此桃花岛海域海水盐度随着潮汐涨落一日内会有两次的升降变化。

图3 各站点盐度随深度变化图Fig.3 Vertical distribution of temperature in each site

2.1.2 潮汐混合对海水温度分布的影响

图4为C1-C5各站点海水温度随深度在上午的变化曲线，而图5为C1-C5各站点海水温度随深度在下午的变化曲线，由图4和图5显示的各站点海水的温度变化得：上午C1-C5各站点海水表层至底层温度变化范围为21.9～22.4℃，而下午C1-C5各站点的海水温度由表层至底层几乎不变维持在21.9～22℃之间，说明上午落潮时各点温度的垂向变化比下午涨潮时各点温度的垂向变化要显著。再结合图3中C1-C5各站点上下午的盐度变化发现：上午C1-C5各站点的海水盐度由表层到底层的变化范围在26.5～28.3之间，而下午C1-C5各站点（除C3b外）的海水盐度由表层到底层的变化范围为27.2～28.3，且中上层的海水盐度几乎不变，上午海水的温盐垂向变化比下午海水的温盐变化更加明显，差异显著。综合C1-C5各站点上下午海水温盐度的变化可得：早上（落潮的时候）冲淡水和海水开始混合但混合现象不太明显，随着时间的推移至下午（涨潮的时候，停潮之后的1～2 h）混合逐渐加强尤其是表层的淡水与海水的混合尤为突出。上述现象说明潮汐混合使得桃花岛海域的冲淡水和海水随着时间的累积在涨潮的时候发生强烈的垂向混合。

图4 C1-C5各点上午的温度随深度的变化曲线Fig.4 Vertical distribution of temperature in C1-C5 sites at forenoon

图5 C1-C5各点下午的温度随深度的变化曲线Fig.5 Vertical distribution of temperature in C1-C5 sites at afternoon

2.2 水道地形对C8、C10两点温盐分布的影响

图3中C8与C10这两点的盐度垂向分布情况较其他各点有显著差异，本文对此现象进行了初步的探讨。图6是根据解放军司令部航海部2014年出版的舟山海域的海图，取其水深数据进行插值计算得到如下的舟山桃花岛海域的水深地形图。

图6中显示在乌沙水道下方（29°49.50′-29°50.00′N，122°20.50′-122.21.00′E）范围内有一深度在80～90 m的深坑，深坑往东南方向有一递减的深度梯度。C2、C4、C8、C10在图上可近似的看成是在这一深度梯度断面上的，且C10和C8两点的深度明显大于C4与C2，因此对这四个点的温度和盐度的对比分析将对研究C8与C10两个站点的温盐异样具有重要意义。根据CTD采集的这四个站点的温盐数据并利用三次样条插值算法得到这四个站点之间的海水温盐度分布的剖面图，如图7和图8所示。

图6 桃花岛海域地形图Fig.6 Topography of the investigation area

图7 C2、C4、C8、C10四站点盐度分布图Fig.7 Vertical distribution of salinity between C2,C4,C8 and C10 at afternoon

图8 C2、C4、C8、C10四站点温度分布图Fig.8 Vertical distribution of temperature between C2,C4,C8 and C10 at afternoon

对潮位图的分析可知26日上午07：58开始落潮至下午14：35停潮即在对C10点进行测量的时候刚好是停潮的时候。从盐度角度分析，根据沿岸地区的海水盐度随潮汐周期性变化，C8与C10点的海水盐度与之前各站点的海水盐度相比应该是比之前测量的各站点的海水盐度要低，但由图3可得C8的海水盐度变化范围在28～29，C10的海水盐度变化范围是27.8～28.1，这两个站点的盐度几乎稳定不变且高于邻近站点，而C2的海水盐度变化范围在26.5～28.3，C4的海水盐度变化范围为26.6～28.4，此外，就温度而言，C8的海水温度变化范围在21.9～22.05℃，C10的海水温度稳定在21.9℃，这两个站点的海水温度也几乎不变，而C2的海水温度变化范围在21.8～22.3℃，C4的海水温度变化范围为21.9～22.3℃。结合上述四个站点间的温盐分布剖面图（图7～8），可以发现C8与C10间的海水温盐度的分布处于明显的混合状态，而C2、C4以及C8之间海水温盐度的分布处于明显的层化状态。在桃花岛海域潮汐混合的大背景下C8站点和C10站点与其他站点最大的不同在于与之对应的特殊的海底地形，而一些相关文献也指出了海底地形对舟山海域海水的温盐分布有着重要影响[8]。在考虑地形与潮汐的情况下获得如下图所示的潮流剖面示意图。

根据图6以及C2、C4、C8、C10四点所在的深度，得到如图8所示的海底地形以及四个站点的分布情况，根据C8与C10两点的强烈混合情况以及C2、C4两点的温盐变化情况得知海流可能存在如图9所示的由表层向底层的漩涡型的海流，四个站点之间的地形变化使得C8与C10两点的上层海水与下层海水充分地混合。使得即使在落潮的时候C8与C10点的盐度也比一般的冲淡水盐度高，同时盐度和温度的垂向变化很小甚至不变。

图9 C2、C4、C8、C10四点剖面海流示意图Fig.9 Current in the profile of C2,C4,C8 and C10

3 结论

在前人的研究基础上可知舟山桃花岛海域在夏季具有明显的上升流现象，而获取该海域的水文参数分析得到其动力学因素和水文环境是研究目标海域上升流现象形成机制等的基础，本文通过对2014年6月26日舟山桃花岛海域的实地观测数据分析得到如下的一些结论：（1）夏季桃花岛海域海水盐度具有潮汐周期性，符合沿岸海区海水盐度的日变化规律；（2）落潮时冲淡水和海水开始混合但混合不太明显，而涨潮的时候（停潮之后的一两个小时）由于之前落潮冲淡水与海水混合的时间积累导致淡水与海水的垂向强烈混合，表现为温盐垂向变化不明显；（3）由于地形变化使得C8与C10两个站点的冲淡水与海水产生了强烈的垂向混合且不受涨落潮的影响；

较为遗憾的是短期的数据不足以分析出桃花岛海域的上升流现象及其形成机制，它需要长期的海洋观测资料分析得到，而目前为止利用科考船对该海域的长期观测资料十分有限，现今对该海域的上升流的观测还是以卫星观测为主，而卫星观测因为其分辨率以及电磁波在水中传播能力的限制，使得它获取的海洋资料没有实地获得的精确和详细。因此对该海域进行声学观测可能是今后研究桃花岛海域甚至整个舟山海域水文特征的一种可行手段，基于这个观点，我们将会在桃花岛海域布设声学设备，形成声学观测网络[9]，对桃花岛海域进行长期的声层析观测[10-11]，获取更多的该海域的三维的海洋水文资料和动力学参数。而本次海洋观测就是以此为目的的一次初步的探索。

[1]杨正东,朱建荣,王 彪,等.长江河口潮位站潮汐特征分析[J].华东师范大学学报:自然科学版,2012(3):111-119.

[2]毛汉礼,甘子钧,沈鸿书.杭州湾潮混合的初步研究Ⅰ:上湾区[J].海洋与湖沼,1964,6(2):121-134.

[3]毛汉礼,甘子钧,蓝淑芳.长江冲淡水及其混合问题的初步探讨[J].海洋与湖沼,1963,5(3):183-206.

[4]王伟强,黄尚高,顾德宇,等.福建九龙江口河海水混合特征[J].台湾海峡,1986,5(1):10-17.

[5]赵保仁.长江口外的上升流现象[J].海洋学报:中文版,1993,15(2):108-114.

[6]胡明娜,赵朝方.浙江近海夏季上升流的遥感观测与分析[J].遥感学报,2008,12(2):297-304.

[7]曹公平,宋金宝,樊 伟.2007年长江口邻近海域夏季上升流演变机制研究[J].海洋科学,2013,37(1):102-111.

[8]张庆华,乔方利,陈水明.海底地形和沿岸流对长江冲淡水分布的影响[J].海洋学报:中文版,1993,15(6):1-15.

[9]JAN DETTMER,董阳泽.利用声音研究海洋[J].声学技术,2014,33(1):85-94.

[10]廖光洪,朱小华,林 巨,等.海洋声层析应用与观测研究综述[J].地球物理学进展,2008,23(6):1 782-1 790.

[11]尚尔昌.海洋声学测温及声层析法[J].青岛海洋大学学报,1997,27(1):1-15.

Hydrological Characteristics Analysis in Summer over the Taohua Island Aea Area,Zhoushan

ZHENG Heng,ZHENG Hong,TONG Yuan-zheng,et al
(Marine Science and Technology School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

Observation and study the basic parameters of marine dynamic over the Taohua island sea area has great significance of realizing its hydrological environment and to further understand the upwelling in this sea area.Based on the observation data and relevant information,through the analysis of the CTD data,ADCP data,tidal data and meteorological data show that the water salinity in Taohua island sea area has the tidal cyclical,and accords with the daily variation law of coastal ocean salinity.Inshore areas influenced by tidal mixing,when it is a ebb tide the mixing between the freshwater and seawater is not obvious,and when it is a flood tide due to vertical mixing of the freshwater and seawater the vertical change of thermohaline is not obvious.In addition to the influence of the terrain,the mixing phenomenon in a partial of the sea area always stay strong.

temperature;salinity;tidal mixing;terrain of the seabed

P731

A

1008－830X(2015)05－0424－05

2015-04-02

国家海洋局2015年海洋公益性行业科研专项经费项目（20150525）

郑衡（1991-），男，浙江温州人，研究方向：物理海洋学.

通讯简介：童元正.E-mail:tongyuan zheng@hou mail.com