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. 中國海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東 青島 266100; 2. 中國海洋大學(xué) 海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室, 山東 青島 266100)

秋季是處于夏、冬季之交的過渡季節(jié), 夏季風(fēng)減弱、冬季風(fēng)增強的背景下海洋水文泥沙環(huán)境有獨特特征, 關(guān)于該時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?？诟浇Ｓ? 底層懸浮體質(zhì)量濃度普遍超過20 mg/L。此外, 受到地形和臺灣暖流東分支控制, 在浙江北部(29°N附近)和臺灣島北部(27°N附近)海域存在向外海凸起的高懸浮體濃度舌, 部分懸浮體通過跨陸架輸運通道運移到124°E以東的東海北部外陸架海域?？傮w來看, 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力作用下存在兩個跨陸架輸運通道。

東海內(nèi)陸架; 秋季; 懸浮體濃度; 跨陸架輸運

懸浮體是指能夠長時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”已成為國際大陸邊緣研究MARGINS S2S、陸海相互作用研究(LOCIZ)等國際合作計劃的核心內(nèi)容之一[1-2]。東海作為一個擁有寬闊大陸架的邊緣海, 受到長江沖淡水、浙閩沿岸流、臺灣暖流、黑潮等水系影響, 水動力環(huán)境復(fù)雜, 季節(jié)差異顯著。東海海域的物質(zhì)輸運和能量交換受季風(fēng)、陸架環(huán)流、水深地形等多種因素的影響, 其過程和機制非常復(fù)雜。研究東海陸架區(qū)的懸浮體分布及其運移擴散規(guī)律, 對于認識長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)跨陸架向深海輸運過程等具有重要的意義[3]。

自20世紀50年代全國海洋普查以來, 已有眾多專家學(xué)者對東海懸浮體的分布、輸運及控制因素開展了深入研究。楊作升等[4]通過研究東海懸浮體的分布和輸運規(guī)律, 指出“夏儲冬輸”是東海懸浮體向深海輸送的基本格局。崔倩芳等[5]通過對東海陸架表層水體4個季節(jié)的總懸浮體和無機懸浮體濃度分析, 指出在長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, 受臺灣暖流的阻隔冬季和夏季長江入海泥沙基本不能越過124°E以東海域。劉芳等[6]對黃、東海海域春、秋季懸浮體濃度實測數(shù)據(jù)分析, 結(jié)果指出秋季懸浮體以蘇北淺灘高值區(qū)為中心向外海擴散, 在長江口和杭州灣近岸迅速沉降, 基本不能到達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表層的主要原因。Li等[9]通過分析黃、東海四季的水動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的主要通道, 黑潮及其衍生的暖流分支控制懸浮體的擴散, 高懸浮體濃度區(qū)主要集中在沿海海域和冷水團區(qū)域。Liu等[10]利用大面實測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輸運是底層懸浮體跨陸架輸運的主要控制因素。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有關(guān), 而深水側(cè)懸浮體主要來自于跨鋒面輸運。Liu等[12]提出海流切變鋒影響東海懸浮體的輸運過程, 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)可以跨過臺灣暖流向東海外陸架擴散[13], 因此對于東海懸浮體的研究主要集中在內(nèi)陸架海域。從時間上看, 目前對于東海懸浮體的研究多集中在夏、冬兩季。秋季是一個重要的過渡季節(jié), 夏季風(fēng)逐漸減弱, 冬季風(fēng)開始增強, 長江沖淡水、浙閩沿岸流和臺灣暖流季節(jié)性變化較大[14], 關(guān)于該時期的懸浮體分布特征的研究較少。本文通過分析2016、2017及2018年的懸浮體濃度實測數(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, 并對其影響因素進行初步探討。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文使用的數(shù)據(jù)來源于2016—2018年國家自然科學(xué)基金委秋季東海共享航次的實測數(shù)據(jù)。三個航次的觀測時間、站位設(shè)置如圖1和表1所示。其中, 2016年調(diào)查期間受1617號臺風(fēng)“鲇魚”、1618號臺風(fēng)“暹芭”、1622號臺風(fēng)“海馬”影響, 共進行3次避風(fēng), 雖臺風(fēng)期間未進行調(diào)查, 但東海水文環(huán)境也受臺風(fēng)影響發(fā)生變化。2017年及2018年調(diào)查期間未受臺風(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

三個航次均利用美國 SEA-BIRD ELECTRONICS INC.(海鳥公司)生產(chǎn)的SEA-911plus 溫、鹽、深綜合測量系統(tǒng)(CTD)對研究區(qū)水文要素進行數(shù)據(jù)采集, 后期數(shù)據(jù)處理過程中刪除其感溫過程中的無效數(shù)據(jù)后對每個站位的垂向數(shù)據(jù)按照1 m的間距進行了分層平均。用CTD系統(tǒng)攜帶的采水器采集包括表層和底層在內(nèi)的標準層位水樣(表2), 在船載實驗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水樣進行過濾、洗鹽, 以除去濾膜上殘留的鹽分。帶回實驗室后放在60 ℃的烘箱中烘干24 h,用十萬分之一精度的天平稱重。考慮到抽濾過程中海水對濾膜的影響, 因此采用雙層膜進行抽濾以矯正海水對濾膜造成的誤差影響。用以下公式計算獲得懸浮體質(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),為實際抽濾的海水體積(單位: L)。

表2 水樣采集標準層位劃分

為減小誤差, 保障數(shù)據(jù)的準確性, 三個航次觀測數(shù)據(jù)的取樣方法、數(shù)據(jù)處理方法和實驗室樣品分析流程一致, 均嚴格按照海洋地質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)范要求進行。

2 秋季懸浮體水平分布特征

東海陸架區(qū)秋季各標準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。表層水體溫度25～28 ℃, 其中東北部和臺灣島北部海域水體溫度偏高, 可達27 ℃以上, 近岸海域主要受長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散的趨勢, 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岸。近岸海域受長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)擴散的趨勢。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。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2 mg/L, 最大值出現(xiàn)在舟山群島附近海域, 濃度可超過8 mg/L。北上的臺灣暖流阻礙懸浮體進一步向外海輸運, 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)由近岸向外海擴散的趨勢, 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1.5 mg/L, 邊緣0.5 mg/L等濃度線向南可擴展至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)西北部有長江及錢塘江等河流入海, 同時黃海沿岸流攜帶大量泥沙自北向南進入研究區(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月份為臺汛期, 雨勢迅猛, 對河床沖刷明顯, 大量泥沙隨甌江入海, 向外海輸運過程中發(fā)生沉降, 同時浙閩沿岸泥質(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)和臺灣島北部(27°N附近)底層海域均存在一個從近岸向深海運移的高懸浮體濃度舌, 向?？蓴U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, 部分懸浮體由近岸輸運到外海海域。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, 其對懸浮體向外海輸運的屏障作用減弱[11], 推測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)下臺灣暖流向東分叉[18-19], 攜帶懸沙向東運移。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[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年受到臺風(fēng)外圍風(fēng)圈影響, 東海海洋動力有所增強有關(guān)。另外, 中國河流泥沙公報[20-22]顯示, 2016年8月與9月長江大通站月均輸沙量分別為1.806′107t與6.88′106t, 遠超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散現(xiàn)象更顯著, 且擴散量較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, 位于長江口東南海域, 錢塘江口外側(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)舟山群島附近海域為懸浮體濃度高值區(qū), 長江及錢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, 表明該年份臺灣暖流大面積入侵, 對斷面中部影響較大。2016年可能受調(diào)查前期臺風(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年長江沖淡水向外海擴散趨勢更加明顯, 在表層海域少量懸浮體可擴散至124°E,同時臺灣暖流與沿岸流混合作用較強。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底部懸浮體向遠海擴散現(xiàn)象較為明顯, 濃度超過5 mg/L的高濃度懸浮體可以擴散至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34.5, 阻礙了底部懸浮體向外海輸運。

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灣暖流表層水和下層低溫高鹽的臺灣暖流深層水控制, 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散過程中受溫躍層阻礙, 無法繼續(xù)向表層輸運, 進而導(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海擴散趨勢(圖7a2), 中上層海域主要受高溫的臺灣暖流影響, 臺灣暖流向東擴展的過程中促進底層高濃度懸浮體向外海輸運, 同時斷面東側(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)部爬升的過程中也阻礙了底部懸浮體向外海擴散。

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至121.75°E附近海域。結(jié)合斷面5溫鹽分布特征推測該區(qū)域懸浮體向外海的運輸可能受臺灣暖流東分支影響, 發(fā)生跨陸架輸運。

4 討論

結(jié)合研究區(qū)調(diào)查期間風(fēng)場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)較為強盛。對比2016年、2017年與2018年內(nèi)陸架海域風(fēng)場分布可以發(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)場最弱, 盛行的東北風(fēng)有利于近岸物質(zhì)向南輸運, 也會造成近岸淺水區(qū)較強的再懸浮過程。

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特征。研究區(qū)共存在兩條較為明顯的跨陸架輸運通道, 分別位于浙江北部29°N附近海域和臺灣島以北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, 北上的臺灣暖流與南下的浙閩沿岸流在該海域相遇, 使臺灣暖流產(chǎn)生向東的離岸流并攜帶部分物質(zhì)發(fā)生跨陸架輸運。這兩處跨陸架輸運通道, 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)動了跨陸架輸運的發(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

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

1) 研究區(qū)懸浮體分布特征存在時間、空間差異性。時間上, 不同年份的懸浮體分布情況有所區(qū)別, 2016年受調(diào)查前臺風(fēng)過境影響, 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, 特別是錢塘江、甌江等河流入海口附近, 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江沖淡水、浙閩沿岸流、臺灣暖流等環(huán)流系統(tǒng)影響明顯, 同時東海北部冷渦、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通道。

致謝: 本研究的數(shù)據(jù)及樣品采集得到國家自然科學(xué)基金委員會共享航次計劃項目(項目批準號: 41549902, 41649902, 41749902)的資助。該航次(航次編號: NORC2016-02, NORC2017-02, NORC2018-02)由“科學(xué)三號”科考船和“向陽紅18號”科考船實施, 在此一并致謝。

[1] 郭志剛, 楊作升, 張東奇, 等. 冬、夏季東海北部懸浮體分布及海流對懸浮體輸運的阻隔作用[J]. 海洋學(xué)報(中文版), 2002, 24(5): 71-80.

GUO Zhigang, YANG Zuosheng, ZHANG Dongqi, et al. Seasonal distribution of suspended matter in the northern East China Sea and barrier effect of current circulation on its transport[J]. Acta Oceanologica Sini-ca, 2002, 24(5): 71-80.

[2] ARAKAKI T, DOKIYA Y, KODAMA Y, et al. Che-mical characterization of sediments from the East China Sea and the Yellow Sea[J]. Geochemical Journal, 2008, 28(1): 31-46.

[3] 劉升發(fā), 石學(xué)法, 劉焱光, 等. 東海內(nèi)陸架泥質(zhì)區(qū)夏季懸浮體的分布特征及影響因素分析[J]. 海洋科學(xué)進展, 2011, 29(1): 37-46.

LIU Shengfa, SHI Xuefa, LIU Yanguang, et al. Distributions of suspended matter in the inner-shelf mud area of the East China Sea in summer and their influence factors[J]. Advances in Marine Science, 2011, 29(1): 37-46.

[4] 楊作升, 郭志剛, 王兆祥, 等. 黃東海陸架懸浮體向其東部深海區(qū)輸送的宏觀格局[J]. 海洋學(xué)報(中文版), 1992, 14(2): 81-90.

YANG Zuosheng, GUO Zhigang, WANG Xiangzhao, et al. Macroscopic pattern of suspended matter transport from the Yellow Sea and East China Sea to the eas-tern deep sea area[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1992, 14(2): 81-90.

[5] 崔倩芳, 潘德爐, 白雁, 等. 東海陸架表層水體有機與無機懸浮體的季節(jié)分布特征[J]. 海洋學(xué)研究, 2012, 30(4): 55-64.

CUI Qianfang, PAN Delu, BAI Yan, et al. Seasonal distributions of organic and inorganic particulate in the surface-layer over the shelf of the East China Sea[J]. Journal of Marine Sciences, 2012, 30(4): 55-64.

[6] 劉芳, 黃海軍, 郜昂. 春、秋季黃東海海域懸浮體平面分布特征及海流對其分布的影響[J]. 海洋科學(xué), 2006, 30(1): 68-72.

LIU Fang, HUANG Haijun, GAO Ang, et al. Distribution of suspended matter on the Yellow Sea and the East China Sea and effect of ocean current on its distribution[J]. Marine Sciences, 2006, 30(1): 68-72.

[7] 徐韌. 浙江及福建北部海域環(huán)境調(diào)查與研究[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2014.

XU Ren. Marine environment survey and study of Zhe-jiang and Northern Fujian[M]. Beijing: Science Press, 2014.

[8] 白虹, 華鋒, 馮志綱, 等. 東海透光度分布的夏季特征及其與陸架懸浮體運移的關(guān)系[J]. 海洋科學(xué), 2002, 26(5): 45-48.

BAI Hong, HUA Feng, FENG Zhigang, et al. Light transmission in summer and its relation to sediment transportation in the East China Sea[J]. Marine Sciences, 2002, 26(5): 45-48.

[9] LI G X, QIAO L L, DONG P, et al. Hydrodynamic condition and suspended sediment diffusion in the Yel-low Sea and East China Sea[J]. Journal of Geophy-sical Research: Oceans, 2016, 121(8): 6204-6222.

[10] LIU S D, QIAO L L, LI G X, et al. Distribution and cross-front transport of suspended particulate matter over the inner shelf of the East China Sea[J]. Continental Shelf Research, 2015, 107: 92-102.

[11] QIAO L L, LIU S D, XUE W J, et al. Spatiotemporal variations in suspended sediments over the inner shelf of the East China Sea with the effect of oceanic fronts[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2020, 234: 106600.

[12] LIU S D, QIAO L L, LI G X, et al. Variation in the current shear front and its potential effect on sediment transport over the inner shelf of the East China Sea in winter[J]. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2018, 123(11): 8264-8383.

[13] 龐重光, 王凡. 東海懸浮體的分布特征及其演變[J]. 海洋科學(xué)集刊, 2004: 22-31.

PANG Chongguang, WANG Fan. The distributing features and temporal variability of suspended matter con-centration in the East China Sea[J]. Studia Marina Sinica, 2004: 22-31.

[14] 張志欣. 中國近海沿岸流及毗鄰流系的觀測與分析研究[D]. 青島: 中國海洋大學(xué), 2014.

ZHANG Zhixin. Observation and analysis of coastal current and its adjacent systems in China[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2014.

[15] 宋樂, 夏小明, 劉毅飛, 等. 甌江河口入海水沙通量的變化規(guī)律[J]. 泥沙研究, 2012, 37(1): 46-52.

SONG Le, XIA Xiaoming, LIU Yifei, et al. Variations in water and sediment fluxes from Oujiang River to Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2012, 37(1): 46-52.

[16] 胡敦欣, 丁宗信, 熊慶成. 東海北部一個氣旋型渦旋的初步分析[J]. 科學(xué)通報, 1980, 25(1): 29-31.

HU Dunxin, DING Zongxin, SONG Qingcheng. Preliminary analysis of a cyclonic in the northern East China Sea[J]. Chinese Science Bulletin, 1980, 25(1): 29-31.

[17] WANG D X, HONG B, GAN J P, et al. Numerical investigation on propulsion of the counter-wind current in the northern South China Sea in winter[J]. Deep-Sea Research Part I, 2010, 57(10): 1206-1221.

[18] 喬璐璐, 王震, 劉世東, 等. 從陸架海到西太平洋: 黃、東海懸浮體跨陸架輸運通道與機制[J]. 地學(xué)前緣, 2017, 24(4): 134-140.

QIAO Lulu, WANG Zhen, LIU Shidong, et al. From continental shelf seas to the western Pacific: the path and mechanism of cross-shelf suspended sediment transport in the Yellow Sea and East China Sea[J]. Earth Science Frontiers, 2017, 24(4): 134-140.

[19] 劉升發(fā), 劉焱光, 朱愛美, 等. 東海內(nèi)陸架表層沉積物粒度及其凈輸運模式[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2009, 29(1): 1-6.

LIU Shengfa, LIU Yanguang, ZHU Aimei, et al. Grain size trends and net transport patterns of surface sediments in the East China Sea inner continental shelf[J]. Marine Geology&Quaternary Geology, 2009, 29(1): 1-6.

[20] 中華人民共和國水利部. 中國河流泥沙公報. 2016[R]. 北京: 中國水利水電出版社, 2017.

[21] 中華人民共和國水利部. 中國河流泥沙公報. 2017[R]. 北京: 中國水利水電出版社, 2018.

[22] 中華人民共和國水利部. 中國河流泥沙公報. 2018[R]. 北京: 中國水利水電出版社, 2019.

[23] 修樹孟, 鄭全安, 孫湘平. 中尺度渦誘導(dǎo)的陸架上升流[J]. 水動力學(xué)研究與進展(A輯), 2002, 17(1): 61-68.

XIU Shumeng, ZHENG Quanan, SUN Xiangping. Shelf upwelling induced by mesoscale eddy[J]. Chinese Journal of Hydrodynamics, 2002, 17(1): 61-68.

[24] OEY L Y, EZER T, MELLOR G L, et al. A model study of “bump” induced western boundary current varia-bili-ties[J]. Journal of Marine Systems, 1992, 3(4/5): 321-342.

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

國家自然科學(xué)基金(42076179; 41476030); 亞洲合作資金“長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力研究, E-mail: qiaolulu126@sina.com

(本文編輯: 叢培秀)