劉 鵬, 喬璐璐, 2, 仲 毅, 劉世東, 薛文靜, 劉興民

秋季東海內(nèi)陸架懸浮體分布特征

劉 鵬1, 喬璐璐1, 2, 仲 毅1, 劉世東1, 薛文靜1, 劉興民1

(1. 中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東 青島 266100; 2. 中國(guó)海洋大學(xué) 海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266100)

秋季是處于夏、冬季之交的過(guò)渡季節(jié), 夏季風(fēng)減弱、冬季風(fēng)增強(qiáng)的背景下海洋水文泥沙環(huán)境有獨(dú)特特征, 關(guān)于該時(shí)期懸浮體分布特征的研究較少。本文基于東海內(nèi)陸架2016、2017與2018年秋季懸浮體及溫鹽數(shù)據(jù), 分析該海域秋季懸浮體濃度的水平和垂向分布特征。結(jié)果表明: 懸浮體濃度近岸高于遠(yuǎn)岸, 濃度等值線大致平行于等深線, 近底層懸浮體濃度較高, 特別是舟山群島及浙閩沿岸河流入海口附近海域, 底層懸浮體質(zhì)量濃度普遍超過(guò)20 mg/L。此外, 受到地形和臺(tái)灣暖流東分支控制, 在浙江北部(29°N附近)和臺(tái)灣島北部(27°N附近)海域存在向外海凸起的高懸浮體濃度舌, 部分懸浮體通過(guò)跨陸架輸運(yùn)通道運(yùn)移到124°E以東的東海北部外陸架海域?？傮w來(lái)看, 秋季東海內(nèi)陸架懸浮體濃度主要受入海河流和海洋環(huán)流影響, 并且在地形和海洋動(dòng)力作用下存在兩個(gè)跨陸架輸運(yùn)通道。

東海內(nèi)陸架; 秋季; 懸浮體濃度; 跨陸架輸運(yùn)

懸浮體是指能夠長(zhǎng)時(shí)間懸浮于水體中的顆粒物質(zhì), 在陸架海中主要是陸源泥沙顆粒, 通常也包括浮游植物、生物骨屑和絮凝體等。海洋懸浮體的“源”與“匯”已成為國(guó)際大陸邊緣研究MARGINS S2S、陸海相互作用研究(LOCIZ)等國(guó)際合作計(jì)劃的核心內(nèi)容之一[1-2]。東海作為一個(gè)擁有寬闊大陸架的邊緣海, 受到長(zhǎng)江沖淡水、浙閩沿岸流、臺(tái)灣暖流、黑潮等水系影響, 水動(dòng)力環(huán)境復(fù)雜, 季節(jié)差異顯著。東海海域的物質(zhì)輸運(yùn)和能量交換受季風(fēng)、陸架環(huán)流、水深地形等多種因素的影響, 其過(guò)程和機(jī)制非常復(fù)雜。研究東海陸架區(qū)的懸浮體分布及其運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律, 對(duì)于認(rèn)識(shí)長(zhǎng)江與東海之間的河海相互作用、陸架泥質(zhì)沉積體系的形成及演化規(guī)律、陸源物質(zhì)跨陸架向深海輸運(yùn)過(guò)程等具有重要的意義[3]。

自20世紀(jì)50年代全國(guó)海洋普查以來(lái), 已有眾多專家學(xué)者對(duì)東海懸浮體的分布、輸運(yùn)及控制因素開(kāi)展了深入研究。楊作升等[4]通過(guò)研究東海懸浮體的分布和輸運(yùn)規(guī)律, 指出“夏儲(chǔ)冬輸”是東海懸浮體向深海輸送的基本格局。崔倩芳等[5]通過(guò)對(duì)東海陸架表層水體4個(gè)季節(jié)的總懸浮體和無(wú)機(jī)懸浮體濃度分析, 指出在長(zhǎng)江口和浙江中部沿海海域存在高值區(qū), 秋、冬季濃度顯著高于春、夏季。郭志剛等[1]分析了冬、夏季東海北部懸浮體的分布及海流的影響作用, 指出東海環(huán)流及其季節(jié)性變化是影響東海北部懸浮體分布的主要影響因素, 受臺(tái)灣暖流的阻隔冬季和夏季長(zhǎng)江入海泥沙基本不能越過(guò)124°E以東海域。劉芳等[6]對(duì)黃、東海海域春、秋季懸浮體濃度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析, 結(jié)果指出秋季懸浮體以蘇北淺灘高值區(qū)為中心向外海擴(kuò)散, 在長(zhǎng)江口和杭州灣近岸迅速沉降, 基本不能到達(dá)123.5°E以東。徐韌[7]提出浙閩海域濁度的平面分布表現(xiàn)出以50 m等深線為界, 等深線以東濁度很小。白虹等[8]通過(guò)分析夏季東海透光度的分布情況, 指出溫躍層的存在是底層高懸浮體濃度的海水難以到達(dá)表層的主要原因。Li等[9]通過(guò)分析黃、東海四季的水動(dòng)力和懸浮體分布情況, 指出沿岸流和表層沖淡水是懸浮體輸運(yùn)的主要通道, 黑潮及其衍生的暖流分支控制懸浮體的擴(kuò)散, 高懸浮體濃度區(qū)主要集中在沿海海域和冷水團(tuán)區(qū)域。Liu等[10]利用大面實(shí)測(cè)資料分析了冬季東海懸浮體垂向分布特征, 指出冬季偏北風(fēng)作用下的底Ekman輸運(yùn)是底層懸浮體跨陸架輸運(yùn)的主要控制因素。Qiao等[11]提出受溫躍層和溫鹽鋒面影響, 東海懸浮體濃度的季節(jié)性變化明顯, 風(fēng)尤其是冬季風(fēng)控制了高濃度懸浮體向南的輸運(yùn)距離, 冬季浙閩溫鹽鋒面淺水側(cè)的高濃度懸沙與風(fēng)產(chǎn)生的再懸浮和平流輸運(yùn)有關(guān), 而深水側(cè)懸浮體主要來(lái)自于跨鋒面輸運(yùn)。Liu等[12]提出海流切變鋒影響東海懸浮體的輸運(yùn)過(guò)程, 風(fēng)、溫度和鹽度是影響東海海流切變鋒的主要因素。

由于東海懸浮體高濃度區(qū)多集中在浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)[9], 僅有20%～30%的入海物質(zhì)可以跨過(guò)臺(tái)灣暖流向東海外陸架擴(kuò)散[13], 因此對(duì)于東海懸浮體的研究主要集中在內(nèi)陸架海域。從時(shí)間上看, 目前對(duì)于東海懸浮體的研究多集中在夏、冬兩季。秋季是一個(gè)重要的過(guò)渡季節(jié), 夏季風(fēng)逐漸減弱, 冬季風(fēng)開(kāi)始增強(qiáng), 長(zhǎng)江沖淡水、浙閩沿岸流和臺(tái)灣暖流季節(jié)性變化較大[14], 關(guān)于該時(shí)期的懸浮體分布特征的研究較少。本文通過(guò)分析2016、2017及2018年的懸浮體濃度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù), 結(jié)合溫鹽分布特征, 分析東海陸架區(qū)懸浮體的水平、垂向分布特征, 并對(duì)其影響因素進(jìn)行初步探討。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文使用的數(shù)據(jù)來(lái)源于2016—2018年國(guó)家自然科學(xué)基金委秋季東海共享航次的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。三個(gè)航次的觀測(cè)時(shí)間、站位設(shè)置如圖1和表1所示。其中, 2016年調(diào)查期間受1617號(hào)臺(tái)風(fēng)“鲇魚(yú)”、1618號(hào)臺(tái)風(fēng)“暹芭”、1622號(hào)臺(tái)風(fēng)“海馬”影響, 共進(jìn)行3次避風(fēng), 雖臺(tái)風(fēng)期間未進(jìn)行調(diào)查, 但東海水文環(huán)境也受臺(tái)風(fēng)影響發(fā)生變化。2017年及2018年調(diào)查期間未受臺(tái)風(fēng)天氣影響。

圖1 研究區(qū)域地理位置及站位分布圖

表1 2016—2018年航次信息

三個(gè)航次均利用美國(guó) SEA-BIRD ELECTRONICS INC.(海鳥(niǎo)公司)生產(chǎn)的SEA-911plus 溫、鹽、深綜合測(cè)量系統(tǒng)(CTD)對(duì)研究區(qū)水文要素進(jìn)行數(shù)據(jù)采集, 后期數(shù)據(jù)處理過(guò)程中刪除其感溫過(guò)程中的無(wú)效數(shù)據(jù)后對(duì)每個(gè)站位的垂向數(shù)據(jù)按照1 m的間距進(jìn)行了分層平均。用CTD系統(tǒng)攜帶的采水器采集包括表層和底層在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)層位水樣(表2), 在船載實(shí)驗(yàn)室中使用提前烘干稱重的孔徑0.45 μm、直徑47 mm的微孔醋酸纖維膜對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾、洗鹽, 以除去濾膜上殘留的鹽分。帶回實(shí)驗(yàn)室后放在60 ℃的烘箱中烘干24 h,用十萬(wàn)分之一精度的天平稱重?？紤]到抽濾過(guò)程中海水對(duì)濾膜的影響, 因此采用雙層膜進(jìn)行抽濾以矯正海水對(duì)濾膜造成的誤差影響。用以下公式計(jì)算獲得懸浮體質(zhì)量濃度(單位: mg/L):

式中,SS為懸浮體的質(zhì)量濃度(簡(jiǎn)稱“懸浮體濃度”, 單位: mg/L),1、2分別代表抽濾前后上膜的質(zhì)量(單位: mg),3、4分別代表抽濾前后下膜的質(zhì)量(單位: mg),為實(shí)際抽濾的海水體積(單位: L)。

表2 水樣采集標(biāo)準(zhǔn)層位劃分

為減小誤差, 保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性, 三個(gè)航次觀測(cè)數(shù)據(jù)的取樣方法、數(shù)據(jù)處理方法和實(shí)驗(yàn)室樣品分析流程一致, 均嚴(yán)格按照海洋地質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。

2 秋季懸浮體水平分布特征

東海陸架區(qū)秋季各標(biāo)準(zhǔn)層位水體溫度主要集中在17～28 ℃, 隨水深增加, 水體溫度呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。表層水體溫度25～28 ℃, 其中東北部和臺(tái)灣島北部海域水體溫度偏高, 可達(dá)27 ℃以上, 近岸海域主要受長(zhǎng)江沖淡水及浙閩入海徑流影響, 溫度較低, 最低溫度出現(xiàn)在舟山群島東側(cè)海域。圖2a、圖2b及圖2a1、圖2b1顯示2016年與2017年在28°N～29°N附近海域存在低溫水體通道貫穿研究區(qū)中部, 將南北兩側(cè)高溫水體分隔并存在向東南擴(kuò)散的趨勢(shì), 大量近岸低溫海水從表層及30 m深度輸送到東海外陸架海域。研究區(qū)底層水體溫度較低, 受臺(tái)灣暖流影響, 底層水體溫度高值區(qū)出現(xiàn)在福建沿岸淺水海域, 低溫的臺(tái)灣暖流底層水和黑潮水控制了東海陸架區(qū)大部分海域。研究區(qū)東南部海域在黑潮爬升水的影響下, 水體溫度普遍低于20 ℃。

秋季, 東海陸架區(qū)水體鹽度主要集中在30～35, 鹽度分布近岸低于遠(yuǎn)岸。近岸海域受長(zhǎng)江沖淡水和浙閩入海徑流的影響, 主要為低鹽水體控制, 等鹽度線大致平行于等深線, 高鹽度水體(>34)主要分布在研究區(qū)東南且存在隨水深增加向東海中部陸架區(qū)擴(kuò)散的趨勢(shì)。從表層向下, 近岸水體鹽度逐漸增大, 反映出陸源沖淡水隨水深增加, 垂向上影響范圍逐漸減小的變化趨勢(shì)。研究區(qū)東部底層海域受黑潮次表層爬升水影響, 出現(xiàn)鹽度超過(guò)34.5的高鹽度水, 主要分布在80 m等深線以外海域。

根據(jù)懸浮體濃度分布情況, 可以將研究區(qū)分為西部近岸高值區(qū)和東部遠(yuǎn)岸低值區(qū)。受入海河流攜帶的大量陸源物質(zhì)、沿岸流輸運(yùn)及再懸浮影響, 高濃度區(qū)主要集中在近岸海域, 且懸浮體等濃度線大致平行于等深線。秋季表層懸浮體濃度較低, 大多站位均未超過(guò)2 mg/L, 最大值出現(xiàn)在舟山群島附近海域, 濃度可超過(guò)8 mg/L。北上的臺(tái)灣暖流阻礙懸浮體進(jìn)一步向外海輸運(yùn), 若以1 mg/L等濃度線為界, 絕大多數(shù)表層懸浮體分布在60 m等深線以淺海域。前人研究中也提到了高濃度懸沙限制在50 m等深線以西海域[7]。

研究區(qū)30 m與50 m層位懸浮體分布特征類似, 懸浮體濃度較表層有所增加且出現(xiàn)由近岸向外海擴(kuò)散的趨勢(shì), 研究區(qū)北部30 m層出現(xiàn)懸浮體濃度高值, 中心濃度超過(guò)1.5 mg/L, 邊緣0.5 mg/L等濃度線向南可擴(kuò)展至29°N附近。結(jié)合該區(qū)域同層位溫度分布情況發(fā)現(xiàn), 高濃度區(qū)域中心溫度較低, 推測(cè)可能與研究區(qū)北部的黃海沿岸流攜帶大量懸浮泥沙輸入有關(guān)。受底層懸浮體再懸浮影響, 研究區(qū)北部50 m層懸浮體濃度高于30 m層。

圖2 2016年(a—d)、2017年(a1—d1)與2018年(a2—d2)研究區(qū)各層位水體溫度平面分布

圖3 2016年(圖a—圖d)、2017年(圖a1—圖d1)與2018年(圖a2—圖d2)研究區(qū)不同層位鹽度平面分布

研究區(qū)底層高濃度懸浮體主要分布在浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)內(nèi), 分別是研究區(qū)西北部舟山群島東側(cè)海域和浙江東南部海域。研究區(qū)西北部有長(zhǎng)江及錢(qián)塘江等河流入海, 同時(shí)黃海沿岸流攜帶大量泥沙自北向南進(jìn)入研究區(qū), 從而使該海域有豐富的物源供應(yīng), 秋季浙閩沿岸流強(qiáng)度較弱, 有利于懸浮泥沙在該海域沉積, 造成該海域底層懸浮體濃度偏高。浙江東南部甌江入海口附近海域懸浮體濃度超過(guò)15 mg/L。甌江是浙江省第二大河流, 多年平均入海懸沙量1.952′106t[15], 每年7—9月份為臺(tái)汛期, 雨勢(shì)迅猛, 對(duì)河床沖刷明顯, 大量泥沙隨甌江入海, 向外海輸運(yùn)過(guò)程中發(fā)生沉降, 同時(shí)浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)底層沉積物的再懸浮作用也導(dǎo)致該海域懸浮體濃度偏高。此外, 研究區(qū)東北部海域存在一處懸浮體濃度高值區(qū), 該位置位于濟(jì)州島西南泥質(zhì)區(qū)南側(cè), 泥質(zhì)區(qū)秋冬季節(jié)存在一個(gè)大范圍的冷渦并伴有上升流, 渦旋和上升流引起的懸浮體輻聚效應(yīng)[16]造成底層懸浮體濃度較高。

2016—2018年在浙江北部(29°N附近)和臺(tái)灣島北部(27°N附近)底層海域均存在一個(gè)從近岸向深海運(yùn)移的高懸浮體濃度舌, 向?？蓴U(kuò)散至80 m等深線處。29°N附近海域等深線向外海彎曲現(xiàn)象明顯, 該海域與南海北部陸架等深線分布類似, 與水體斜壓結(jié)構(gòu)有關(guān)[17], 懸浮體發(fā)生跨陸架輸運(yùn), 部分懸浮體由近岸輸運(yùn)到外海海域。而南部的高濃度區(qū)位于27°N附近, 高濃度舌的位置與臺(tái)灣暖流分叉位置一致, 且該海域海流切變鋒向外海突出, 其對(duì)懸浮體向外海輸運(yùn)的屏障作用減弱[11], 推測(cè)其形成的原因也與該處等深線向海彎曲有關(guān), 在地形誘導(dǎo)下臺(tái)灣暖流向東分叉[18-19], 攜帶懸沙向東運(yùn)移。在2006—2008年秋季的調(diào)查中, 也同樣可以看到該海域高濃度懸沙向外海的輸運(yùn)[7]。

不同年份調(diào)查期間的懸浮體分布情況也存在較為明顯的差異。2017年、2018年秋季近岸中層海域懸浮體含量較2016年明顯降低。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能與2016年受到臺(tái)風(fēng)外圍風(fēng)圈影響, 東海海洋動(dòng)力有所增強(qiáng)有關(guān)。另外, 中國(guó)河流泥沙公報(bào)[20-22]顯示, 2016年8月與9月長(zhǎng)江大通站月均輸沙量分別為1.806′107t與6.88′106t, 遠(yuǎn)超2017年同期月均輸沙量(8.85′106t與5.77′106t), 2018年同期月均輸沙量(1.515′107t, 6.16′106t)也略低于2016年。2016年30 m層懸浮體濃度最高值出現(xiàn)在浙江東南沿岸, 懸浮體濃度超過(guò)50 mg/L, 2017年與2018年30 m層水體中懸浮體濃度普遍在4 mg/L以下, 濃度梯度較小。圖4b與圖4b1中顯示, 2016年及2017年研究區(qū)北部在30 m層存在一個(gè)高懸浮體濃度區(qū), 2018年同層位卻未出現(xiàn)最大值。2016年秋季舟山群島附近站位離岸更近, 底層懸浮體濃度為近三年調(diào)查最高值, 達(dá)到182 mg/L。2017年與2018年秋季底層水體中懸浮體濃度與2016年秋季相比, 調(diào)查區(qū)域中部、西部濃度較高, 浙江東南海域的懸浮體高濃度區(qū)位置偏北, 在29°N附近海域懸浮體向海擴(kuò)散現(xiàn)象更顯著, 且擴(kuò)散量較2016年有所增加。

3 秋季懸浮體垂向分布特征

2016年—2018年斷面1位置一致, 均位于30°N附近, 西起舟山群島東側(cè)海域, 東至125.9°E, 位于長(zhǎng)江口東南海域, 錢(qián)塘江口外側(cè)。

2016年與2017年斷面1懸浮體濃度空間分布特征相似。斷面西側(cè)舟山群島附近海域?yàn)閼腋◇w濃度高值區(qū), 長(zhǎng)江及錢(qián)塘江攜帶大量泥沙在該海域交匯并匯入浙閩沿岸流。結(jié)合斷面1的溫鹽分布特征可知, 低溫低鹽的沿岸流與高溫高鹽的臺(tái)灣暖流在123°E附近相遇, 阻礙了高濃度懸浮體繼續(xù)向外海擴(kuò)散, 懸浮體在此處發(fā)生沉降并最終沉積在舟山群島東側(cè)的泥質(zhì)區(qū)內(nèi)。斷面中部及西側(cè)懸浮體濃度較低且層化現(xiàn)象明顯, 結(jié)合斷面1水溫分布特征發(fā)現(xiàn), 123.5°E以東海域高濃度懸浮體主要分布在溫躍層以下, 躍層之上懸浮體濃度小于2 mg/L。

2016年與2017年斷面1懸浮體濃度分布特征也存在一定的差異, 圖5b、圖5b1顯示, 2017年斷面1水溫整體偏高, 與其它年份相比幾乎沒(méi)有冷水區(qū), 中部懸浮體低值區(qū)為高溫高鹽水體, 溫度高于26.5 ℃, 鹽度大于33.5, 表明該年份臺(tái)灣暖流大面積入侵, 對(duì)斷面中部影響較大。2016年可能受調(diào)查前期臺(tái)風(fēng)影響, 導(dǎo)致該斷面懸沙濃度較其他年份偏高, 從圖5a中西側(cè)站位低溫水的上涌也可以看到近岸的強(qiáng)混合現(xiàn)象。2017年斷面1中部及東部的懸浮體濃度要高于2016年, 結(jié)合斷面西側(cè)底部的溫鹽分布特征發(fā)現(xiàn), 受東海北部冷渦及其伴生的上升流影響[15], 中下層水體中懸浮體輻聚, 導(dǎo)致濃度較高。

分析2018年秋季溫鹽和懸浮體濃度垂向分布特征可以發(fā)現(xiàn), 與2016年與2017年相比, 2018年表層海水溫度偏高, 北部斷面的表層海水溫度在28 ℃以上, 底層海水溫度偏低, 大部分海域底層水體溫度低于20 ℃, 水溫垂向變化大。結(jié)合斷面1的鹽度與懸浮體分布特征, 2018年長(zhǎng)江沖淡水向外海擴(kuò)散趨勢(shì)更加明顯, 在表層海域少量懸浮體可擴(kuò)散至124°E,同時(shí)臺(tái)灣暖流與沿岸流混合作用較強(qiáng)。受東海北部冷渦影響[23], 125.5°E東側(cè)底層海域懸浮體濃度偏高。

圖4 2016年(圖a—圖d)、2017年(圖a1—圖d1)與2018年(圖a2—圖d2)研究區(qū)不同層位懸浮體濃度平面分布

圖5 斷面1不同年份溫度、鹽度及懸浮體濃度垂向分布

2016年—2018年斷面2位置相近, 均位于29°N附近海域, 該海域等深線向外海方向突出, 地形變化復(fù)雜。如圖6所示, 2016年—2018年斷面2懸浮體濃度分布特征相似, 高濃度懸浮體主要分布在浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)底層海域, 懸浮體濃度可達(dá)10 mg/L以上, 外海海域濃度較低且層化現(xiàn)象明顯, 斷面2底部懸浮體向遠(yuǎn)海擴(kuò)散現(xiàn)象較為明顯, 濃度超過(guò)5 mg/L的高濃度懸浮體可以擴(kuò)散至124.5°E以西海域。斷面東側(cè)底部存在低溫高鹽的黑潮爬升水, 溫度低于20 ℃, 鹽度超過(guò)34.5, 阻礙了底部懸浮體向外海輸運(yùn)。

圖6 斷面2不同年份溫度、鹽度及懸浮體濃度垂向分布圖

結(jié)合溫鹽分布特征可知, 斷面2主要受上層高溫高鹽的臺(tái)灣暖流表層水和下層低溫高鹽的臺(tái)灣暖流深層水控制, 沿岸流較弱且影響范圍小。懸浮體的垂向分布主要受溫躍層影響, 躍層所在位置, 上下層水體溫鹽性質(zhì)差異較大, 層內(nèi)水體層結(jié)穩(wěn)定, 海水垂直擴(kuò)散系數(shù)小, 躍層以下的底層海域受沉積物再懸浮影響懸浮體濃度偏高, 高濃度懸浮體向上擴(kuò)散過(guò)程中受溫躍層阻礙, 無(wú)法繼續(xù)向表層輸運(yùn), 進(jìn)而導(dǎo)致躍層上下懸浮體濃度差異顯著, 躍層之上懸浮體濃度普遍低于1 mg/L。

2016年斷面7, 2017年斷面5及2018年斷面5均位于27°N附近海域。2016年斷面7近岸海域懸浮體存在明顯的向遠(yuǎn)海擴(kuò)散趨勢(shì)(圖7a2), 中上層海域主要受高溫的臺(tái)灣暖流影響, 臺(tái)灣暖流向東擴(kuò)展的過(guò)程中促進(jìn)底層高濃度懸浮體向外海輸運(yùn), 同時(shí)斷面東側(cè)底層海域存在低溫高鹽的黑潮入侵水, 黑潮水向陸架區(qū)內(nèi)部爬升的過(guò)程中也阻礙了底部懸浮體向外海擴(kuò)散。

圖7b2與圖7c2分別顯示2017年與2018年斷面5懸浮體濃度分布情況, 斷面中上層水體中的懸浮體濃度較高, 高濃度懸浮體可以由近岸輸運(yùn)至121.75°E附近海域。結(jié)合斷面5溫鹽分布特征推測(cè)該區(qū)域懸浮體向外海的運(yùn)輸可能受臺(tái)灣暖流東分支影響, 發(fā)生跨陸架輸運(yùn)。

4 討論

結(jié)合研究區(qū)調(diào)查期間風(fēng)場(chǎng)的平面分布特征可以發(fā)現(xiàn), 該海域秋季盛行偏北風(fēng)且內(nèi)陸架海域東北風(fēng)較為強(qiáng)盛。對(duì)比2016年、2017年與2018年內(nèi)陸架海域風(fēng)場(chǎng)分布可以發(fā)現(xiàn), 2016年近岸海域風(fēng)速明顯高于其他兩年, 且2017年近岸風(fēng)場(chǎng)最弱, 盛行的東北風(fēng)有利于近岸物質(zhì)向南輸運(yùn), 也會(huì)造成近岸淺水區(qū)較強(qiáng)的再懸浮過(guò)程。

東海陸架區(qū)懸浮體濃度分布特征顯示, 研究區(qū)懸浮體分布存在明顯的跨陸架輸運(yùn)特征。研究區(qū)共存在兩條較為明顯的跨陸架輸運(yùn)通道, 分別位于浙江北部29°N附近海域和臺(tái)灣島以北27°N處。在研究區(qū)底層29°N附近海域可以看到存在明顯的高懸浮體濃度舌, 從近岸海域延伸至中陸架。27°N附近的30 m層和底層均可以看到懸浮體濃度等值線向外海凸出, 北上的臺(tái)灣暖流與南下的浙閩沿岸流在該海域相遇, 使臺(tái)灣暖流產(chǎn)生向東的離岸流并攜帶部分物質(zhì)發(fā)生跨陸架輸運(yùn)。這兩處跨陸架輸運(yùn)通道, 皆與等深線的向海彎曲有關(guān), 地形誘導(dǎo)下海流轉(zhuǎn)向, 驅(qū)動(dòng)了跨陸架輸運(yùn)的發(fā)生[24]。

圖7 27°N斷面不同年份溫度、鹽度及懸浮體濃度垂向分布

圖8 東海秋季月均風(fēng)場(chǎng)示意圖

注: 圖中箭頭僅表示風(fēng)向

圖9 跨陸架通道示意圖

5 結(jié)論

本文通過(guò)利用2016年、2017年與2018年秋季東海陸架區(qū)實(shí)測(cè)的溫鹽、懸浮體濃度數(shù)據(jù), 結(jié)合研究區(qū)域水動(dòng)力環(huán)境, 對(duì)研究區(qū)域懸浮體水平、垂向分布情況及影響因素進(jìn)行了初步分析, 結(jié)論如下:

1) 研究區(qū)懸浮體分布特征存在時(shí)間、空間差異性。時(shí)間上, 不同年份的懸浮體分布情況有所區(qū)別, 2016年受調(diào)查前臺(tái)風(fēng)過(guò)境影響, 近岸懸浮體濃度普遍高于2017年與2018年, 而2017年及2018年底層海域高濃度懸浮體向外海方向輸運(yùn)更為明顯。在空間上, 東海內(nèi)陸架懸浮體濃度分布特征主要表現(xiàn)為近岸濃度明顯大于遠(yuǎn)岸, 底層濃度明顯高于表層。受河流泥沙輸入和沉積物再懸浮作用影響, 高值區(qū)主要分布在浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)底層海域, 特別是錢(qián)塘江、甌江等河流入?？诟浇? 而低值區(qū)主要集中在研究區(qū)中部、東部海域的中上層水體中。

2)東海內(nèi)陸架懸浮體分布受長(zhǎng)江沖淡水、浙閩沿岸流、臺(tái)灣暖流等環(huán)流系統(tǒng)影響明顯, 同時(shí)東海北部冷渦、地形、溫鹽躍層作用也影響著研究區(qū)懸浮體濃度分布。

3)浙江北部29°N附近底層海域和臺(tái)灣島北部27°N附近30m層和底層海域向海凸出的高懸浮體濃度舌, 指示了東海29°N和27°N附近海域存在跨陸架輸運(yùn)通道。

致謝: 本研究的數(shù)據(jù)及樣品采集得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)共享航次計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào): 41549902, 41649902, 41749902)的資助。該航次(航次編號(hào): NORC2016-02, NORC2017-02, NORC2018-02)由“科學(xué)三號(hào)”科考船和“向陽(yáng)紅18號(hào)”科考船實(shí)施, 在此一并致謝。

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Distribution characteristics of suspended sediments over the inner shelf of the East China Sea in autumn

LIU Peng1, QIAO Lu-lu1, 2, ZHONG Yi1, LIU Shi-dong1, XUE Wen-jing1, LIU Xing-min1

(1. College of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. Key Lab of Submarine Geosciences and Exploring Technique, Ministry of Education, Qingdao 266100, China)

Autumn is a transitional season between summer and winter with unique ocean hydrodynamics and sediment environment resulting from the weakened summer monsoon and strengthened winter monsoon. However, there are a few studies on the distribution characteristics of suspended sediments in this season. Temperature, salinity, and concentration of suspended sediment data gathered in the East China Sea in the autumn of 2016, 2017, and 2018 were used to determine the horizontal and vertical distribution characteristics of suspended sediment concentration over the inner shelf of the East China Sea. Results reveal that the concentration of suspended sediment in the nearshore is higher than that in the offshore area, and the isoline of the suspended sediment concentration is parallel to the isobath line. The concentration of suspended sediment near the bottom layer is relatively high (generally exceeding 20 mg/L), especially near the Zhoushan islands and the estuary of Zhejiang–Fujian coastal rivers. In addition, controlled by the topography and eastern branch of the Taiwan Warm Current, there is a tongue protrusion of suspended sediment concentration in the north of Zhejiang (near 29°N) and Taiwan Island (near 27°N). Some of the suspended sediment is transported to the east of 124°E through thecross-shelf transport channel. The distribution of suspended sediment concentration in the study area is significantly affected by river delivered-sediments and ocean circulation. Moreover, two cross-shelf pathways are induced by hydrodynamic and topography.

inner shelf of the East China Sea; autumn; suspended sediment concentration; cross-shelf transport

Apr. 27, 2020

P736.21

A

1000-3096(2022)01-0056-11

10.11759/hykx20200427002

2020-04-27;

2021-05-28

國(guó)家自然科學(xué)基金(42076179; 41476030); 亞洲合作資金“長(zhǎng)江三角洲與紅河三角洲海洋地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害對(duì)比研究”

[The National Natural Science Foundation of China, Nos. 42076179, 41476030; Comparative Study of Geoenvironment and Geohazards in the Yangtze River Delta and the Red River Delta]

劉鵬(1994—), 男, 山東省德州人, 碩士研究生, 主要從事海洋沉積動(dòng)力研究, 電話: 15066222293, E-mail: liupengouc94@ 163.com; 喬璐璐(1981—),通信作者, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事海洋沉積動(dòng)力研究, E-mail: qiaolulu126@sina.com

(本文編輯: 叢培秀)