洞頭洋海域定點(diǎn)實(shí)測(cè)海流資料異?，F(xiàn)象淺析

張坤軍，張秀祥，張 杰

（1.浙江省河海測(cè)繪院，浙江 杭州 310008；

2.浙江省河口海岸重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310020；3.浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315012）

洞頭洋海域定點(diǎn)實(shí)測(cè)海流資料異?，F(xiàn)象淺析

張坤軍1，2，張秀祥3，張 杰1，2

（1.浙江省河海測(cè)繪院，浙江 杭州 310008；

2.浙江省河口海岸重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310020；3.浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315012）

2015年6月在洞頭洋海域進(jìn)行了4條垂線的大、小潮ADCP測(cè)流，對(duì)測(cè)流數(shù)據(jù)出現(xiàn)的單向流異?，F(xiàn)象進(jìn)行了成因分析。結(jié)果表明，風(fēng)應(yīng)力、海底地形和自身潮流強(qiáng)度是引起海流異常現(xiàn)象的原因。其中2條小潮汛ADCP測(cè)流垂線從面層至底層出現(xiàn)的單向流現(xiàn)象，在近岸海流中比較罕見，表明風(fēng)海流矢量在海流中占有相當(dāng)大的比重。

ADCP；單向海流；成因分析；風(fēng)海流

1 問題的提出

洞頭洋位于浙江省東南部海域，洞頭列島東面，因地處洞頭區(qū)境內(nèi)外，故名洞頭洋。因項(xiàng)目任務(wù)需要于2015年6月下旬按大、小潮分別對(duì)4條垂線進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)流，垂線編號(hào)為P1 ～ P4。測(cè)區(qū)處于洞頭本島和大竹峙島之間，呈東北 — 西南走向，海底地形較平坦，顯著特點(diǎn)是測(cè)區(qū)地勢(shì)高于周邊海域，見圖1。測(cè)流儀器采用聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP，WHR 600 kHz），前、后錨固定的浮標(biāo)平臺(tái)進(jìn)行安裝，空間采樣間隔0.5 m，時(shí)間采樣間隔30 min，每條垂線按大、小潮分別觀測(cè)29 h。將測(cè)得的海流數(shù)據(jù)進(jìn)行整編分析，發(fā)現(xiàn)各垂線大、小潮海流的流向存在較大差異，其中小潮汛P1和P3垂線海流的流向基本呈現(xiàn)單向流狀態(tài)，其余垂線也不同程度地出現(xiàn)反?，F(xiàn)象（見圖2 ～ 3）。基于上述異?，F(xiàn)象，有必要對(duì)引起此現(xiàn)象的原因進(jìn)行具體分析。

圖1 測(cè)區(qū)地理位置及測(cè)流垂線示意圖

圖2 大潮汛垂線平均流速矢量圖

圖3 小潮汛垂線平均流速矢量圖

2 成因分析

海流是海水因熱輻射、蒸發(fā)、降水、冷縮等而形成密度不同的水團(tuán)，再加上風(fēng)應(yīng)力、地轉(zhuǎn)偏向力、引潮力等作用而大規(guī)模相對(duì)穩(wěn)定的流動(dòng)，它是海水的普遍運(yùn)動(dòng)形式之一。海流按成因分有潮流、風(fēng)海流、密度流、傾斜流和補(bǔ)償流等，按運(yùn)動(dòng)形式分為往復(fù)流和旋轉(zhuǎn)流2種，往復(fù)流的流速和流向往往在2個(gè)相對(duì)的主要方向上變化，一般出現(xiàn)在海峽、水道或狹窄港灣內(nèi)和近岸地區(qū)；受地轉(zhuǎn)偏向力作用，流速和流向呈旋轉(zhuǎn)式的變化，通常稱為旋轉(zhuǎn)流，出現(xiàn)在外?；螂x岸較遠(yuǎn)且較寬敞的海區(qū)[1]。

根據(jù)常識(shí)判斷，測(cè)區(qū)海流的運(yùn)動(dòng)形式應(yīng)以往復(fù)流為主。然而圖3較直觀地反映出小潮汛時(shí)各垂線既非往復(fù)流，也不屬于旋轉(zhuǎn)流，且P1和P3垂線的流向呈現(xiàn)為單向狀態(tài)。考慮測(cè)區(qū)附近的氣象條件、海底地形等因素，對(duì)引起前述海流現(xiàn)象的原因分析如下。

2.1 風(fēng)應(yīng)力的作用

風(fēng)吹過海面時(shí)，風(fēng)對(duì)海面的摩擦力以及風(fēng)對(duì)海浪迎風(fēng)面施加的壓力，迫使海水向前移動(dòng)，便形成風(fēng)海流。當(dāng)海面刮起一定風(fēng)速的恒向風(fēng)，且持續(xù)了一段時(shí)間之后，就會(huì)產(chǎn)生風(fēng)海流[2]。

在測(cè)流的同時(shí)，每雙整點(diǎn)在P1垂線進(jìn)行了風(fēng)速風(fēng)向觀測(cè)，其中大潮汛常風(fēng)向?yàn)镹E向，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為7.6 m/s，對(duì)應(yīng)風(fēng)級(jí)為4級(jí)；小潮汛常風(fēng)向?yàn)镾W向，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為16.7 m/s，對(duì)應(yīng)風(fēng)級(jí)為7級(jí)。大、小潮風(fēng)向相反，小潮汛風(fēng)速明顯大于大潮汛。另外，經(jīng)查詢當(dāng)?shù)睾Ｑ笈c漁業(yè)網(wǎng)發(fā)布的海洋氣象預(yù)報(bào)，大潮汛測(cè)流期間東北風(fēng)5 ～ 6級(jí)，小潮汛測(cè)流期間西南風(fēng)7級(jí)陣風(fēng)8 ～ 9級(jí)，且測(cè)流前2 d風(fēng)力有逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)。因此，大潮汛時(shí)潮流矢量為海流的主要成分，使海流運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)為往復(fù)流形式；而小潮汛時(shí)風(fēng)海流矢量在海流中占主導(dǎo)作用，風(fēng)是出現(xiàn)單向海流的主要原因。

不妨將各垂線的分層流速(面層、0.6 H和底層)分別按大、小潮進(jìn)行對(duì)比分析，見圖4 ～ 5。從圖4 ～ 5中可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)對(duì)大、小潮海流的影響深度存在差異，大潮汛時(shí)，由于NE向恒向風(fēng)風(fēng)力相對(duì)較弱，除各垂線的面層海流受到不同程度的影響外，其余各層海流基本呈現(xiàn)為往復(fù)流狀態(tài)；小潮汛時(shí)各垂線海流均受到SW向恒向風(fēng)的影響，特別是P1和P3垂線，涉及的深度到達(dá)垂線的底層，而對(duì)P2和P4垂線的影響，從上往下逐漸減弱，底層海流呈現(xiàn)為規(guī)律的往復(fù)流狀態(tài)。

圖4 大潮汛分層流速矢量圖(面層、0.6 H和底層)

圖5 小潮汛分層流速矢量圖(面層、0.6 H和底層)

2.2 海底地形的影響

海底地形是影響海洋要素分布的重要因素之一，海流往往受到海岸以及海底地形的影響[3]。某種意義上講，海流的強(qiáng)度和方向與海底地形是相輔相成的關(guān)系，具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。從圖1可以看出，10 m等深線自北往南繞過測(cè)區(qū)，除垂線P4外，其余3條垂線位于10 m等深線內(nèi)部，即測(cè)區(qū)海底地勢(shì)高于周邊海域。上述地形條件的顯著特征是海流對(duì)外界環(huán)境因素的作用比較敏感，如果海流受一定時(shí)長的恒向風(fēng)作用，容易產(chǎn)生風(fēng)生流，當(dāng)風(fēng)力增強(qiáng)的一定程度時(shí)，其影響將直達(dá)海底。相比其他3條垂線，P4垂線處于相對(duì)較深的區(qū)域，其受風(fēng)的影響不甚明顯。

2.3 自身潮流強(qiáng)度

海水受到月球和太陽的吸引力作用，而產(chǎn)生的一種周期性交替進(jìn)行的升降運(yùn)動(dòng)，這種海面升降現(xiàn)象，稱為潮汐。海面升降導(dǎo)致的海水水平運(yùn)動(dòng)，稱為潮流。通過查閱測(cè)區(qū)附近潮位站的潮汐資料，發(fā)現(xiàn)測(cè)流期間小潮的潮差明顯小于大潮，約為大潮平均潮差的1/2，因此，自身潮流強(qiáng)度較小是引起海流異?，F(xiàn)象的內(nèi)在原因。

3 結(jié) 語

海洋環(huán)境瞬息萬變，淺海海流受到諸多外界因素的影響。對(duì)于近岸區(qū)域而言，海流受海岸線、海底地形、局地風(fēng)等多種因素的作用而變得十分復(fù)雜。通常情況下，海流有3個(gè)部分組成：潮汐運(yùn)動(dòng)引起的潮流矢量、大洋環(huán)流和河口流形成的海流矢量、風(fēng)直接作用于海面而引起的海流矢量[4]，相互之間存在此消彼長的關(guān)系，當(dāng)某種矢量占主要成分時(shí)，海流就表現(xiàn)為該矢量所具有的特征。

[1] 孟德潤，田光耀，劉雁春.潮汐測(cè)量學(xué)[M].北京：海潮出版社，1993.

[2] 金定佐.簡談風(fēng)生流[J].航海，1982(5)：24.

[3] 錢永甫，王謙謙，朱伯承.海底地形對(duì)南海海流 — 海面高度和海溫影響的數(shù)值試驗(yàn)[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，1999，15(4)：289 - 296.

[4] 董海軍.重現(xiàn)期法進(jìn)行近岸海區(qū)風(fēng)生海流計(jì)算的應(yīng)用[J].港工技術(shù)，2009，46(2)：1 - 3.

（責(zé)任編輯 姚小槐）

Analysis on Abnormal Phenomenon of Observed Sea Currents Data of Fixed Points in Dongtou Sea Area

ZHANG Kun - jun1，2，ZHANG Xiu - xiang3，ZHANG Jie1，2
(1.Zhejiang Surveying Institute of Estuary and Coast，Hangzhou 310008，Zhejiang，China；2.Zhejiang Provincial Key Laboratory of Estuary and Coast，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；3.Zhejiang Provincial Engineering Investigation Institute，Ningbo 315012，Zhejiang，China)

In June 2015，four vertical line ADCP flow measurements were made during spring tide and neap tide in Dongtou Sea Area. Casual analysis was made on the abnormal phenomenon of unidirectional currents. Results suggest that wind stress，seabed topography and its own tidal current intensity would lead to the unusual phenomenon. The unidirectional currents observed from surface to bottom of two vertical lines during neap tide was rarely seen in offshore currents，indicating that the wind currents vector had a sizable proportion in sea currents.

ADCP；unidirectional currents；causal analysis；wind currents

P332

：A

：1008 - 701X(2017)01 - 0055 - 03

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.01.019

2016-09-10

浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目(培育創(chuàng)新載體)(2016F10012)；浙江省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目(審核類)（RC1605）。

張坤軍(1983 - )，男，工程師，碩士，主要從事海洋測(cè)繪相關(guān)工作。E - mail：redkj@qq.com