山東半島東部海域泥質(zhì)區(qū)冬季懸浮泥沙時(shí)空變化及輸運(yùn)機(jī)制?

冷 星， 朱龍海，2**， 胡日軍，2

(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)

黃海是一個(gè)半封閉式的陸架淺海[1]，是世界上懸浮泥沙含量最高的海域之一，每年有大量來自中國(guó)和朝鮮半島河流攜帶的陸源泥沙匯入黃海[2]。山東半島東部海域位于南、北黃海的交界區(qū)域，水動(dòng)力作用較為強(qiáng)烈，懸浮泥沙含量高，是現(xiàn)代黃河沉積物向外海擴(kuò)散的重要通道[3]。該海域既是陸源沉積物的匯，也是外海沉積物的源[4]，并且海域內(nèi)沉積有記錄環(huán)境變化信息的泥質(zhì)體，因而引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

泥質(zhì)體主要發(fā)育在大陸架邊緣，不僅記錄著不同歷史時(shí)期的海侵海退和氣候變化[5]等信息，同時(shí)也記錄了人類活動(dòng)的信號(hào)[6]。二十世紀(jì)八十年代發(fā)現(xiàn)在山東半島東部海區(qū)存在一向海延伸的泥質(zhì)楔[7]，山東半島泥質(zhì)楔保存著全新世以來黃河泥沙及入?？诘淖兓?，也保存了山東半島東部海域的海流、氣候、環(huán)境變化等信息[8]。根據(jù)高分辨率淺地層剖面資料[9-10]、同位素測(cè)年[9,11-12]、礦物和地球化學(xué)分析[13-14]等多種分析手段，認(rèn)為泥楔形成于11.6～4 kaBP[8-10]，其表層沉積速率為6～12 mm/a[15]。

黃河入海泥沙大部分在山東半島水下三角洲區(qū)域沉積，剩余約有1%～30%的黃河泥沙通過渤海海峽向北黃海輸運(yùn)，而這其中有一部分的泥沙沉積在山東半島北岸，其余的泥沙受沿岸流的影響繞過成山頭進(jìn)入山東半島泥質(zhì)區(qū)，最終可輸運(yùn)至黃海海域[10,15-18]。泥沙在渤黃海的擴(kuò)散和沉積具有明顯的季節(jié)性變化[19]，泥沙多在夏季沉積入海，而冬季是泥沙向深海輸運(yùn)的主要季節(jié)，由于受冬季強(qiáng)東北風(fēng)的影響，山東半島沿岸流增強(qiáng)、溫躍層消失[20]，沿岸流會(huì)攜帶大量泥沙沿岸向外海輸運(yùn)，整個(gè)海域沉積物輸運(yùn)體系呈現(xiàn)典型的“夏儲(chǔ)冬輸”特征[21]；但由于山東半島沿岸流和黃海暖流形成的近岸強(qiáng)海流切變鋒的阻礙，可抑制懸浮泥沙運(yùn)移至山東半島東部陸架末梢，有利于山東半島Ω狀泥質(zhì)沉積體的形成[22]。

眾多學(xué)者采用大面站觀測(cè)、遙感反演和數(shù)值模擬等方法，研究了山東半島東部海域懸浮泥沙輸運(yùn)特征，但該區(qū)域多站位同步連續(xù)潮周期定點(diǎn)觀測(cè)的研究成果較少，而且利用通量機(jī)制分解方法進(jìn)行本海域懸浮泥沙輸運(yùn)動(dòng)力機(jī)制的研究也很少。本文將在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)4個(gè)站位25 h海流、懸沙同步觀測(cè)和取樣分析，運(yùn)用通量機(jī)制分解方法，研究山東半島東部海域冬季懸浮泥沙濃度時(shí)空變化特征，探討山東半島東部海域冬季懸浮泥沙的輸運(yùn)機(jī)制。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東半島東部海域地處中緯度，屬于溫帶季風(fēng)氣候，冬季主要是受山東半島沿岸流、黃海暖流的影響[23]。該區(qū)域位于南黃海與北黃海過渡區(qū)域，水深在20～40 m之間，海底凹凸不平，研究站位西側(cè)與山東半島之間有一道近NW向較深的海底沖刷潮槽，發(fā)育一環(huán)繞山東半島的反C形楔狀泥質(zhì)沉積體[8]，整體呈現(xiàn)中間厚、向海和陸減薄的Ω形狀[10]，最大厚度可達(dá)40 m，約在123°10′E處尖滅[24]，最遠(yuǎn)可以延伸至80 m等深線處[25]。

2 資料與方法

2.1 資料來源

2015年12月12～13日，中國(guó)海洋大學(xué)在山東半島東部海域泥質(zhì)區(qū)進(jìn)行了4個(gè)站位的大潮期25 h同步連續(xù)海流觀測(cè)和懸浮泥沙取樣，觀測(cè)站位見圖1。

(泥質(zhì)沉積體根據(jù)文獻(xiàn)[10]改繪。the mud area is modified from[10].)

采用聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP，600 KHz，美國(guó))及直讀式電磁海流計(jì)(JFE AEM213-D，日本)觀測(cè)各層海流的流向和流速數(shù)據(jù)；采用CTD(美國(guó)TRDI公司CTD-NV型CTD ) 獲取剖面溫度、鹽度數(shù)據(jù)，每隔1 h采集一組剖面數(shù)據(jù)；利用采水器現(xiàn)場(chǎng)同步采集水樣；采用蚌式抓斗獲取底質(zhì)樣品；流速、流向和懸浮泥沙按表層、中層、底層三層進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。表層沉積物及懸浮泥沙粒度采用Mastersizer 2 000激光粒度儀測(cè)定，分析范圍為0.02～2 000 μm，樣品重復(fù)測(cè)量相對(duì)誤差小于3%。懸浮泥沙濃度采用抽濾實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)量準(zhǔn)確度約2%，詳細(xì)步驟如下：

(1)將雙層微孔濾膜(直徑為47 mm，孔徑為45 μm)在40 ℃條件下烘干至恒重后，在10-4g/g分析天平上稱濾膜重量，并將其置于已編號(hào)的空濾膜盒中。

(2)將取得的水樣經(jīng)過濾膜抽濾，抽干后記錄過濾海水體積，用去離子水沖洗濾膜2次。

(3)將帶有懸浮泥沙樣品濾膜烘干至恒重，并稱量樣品和濾膜總重量。

(4)將20%的樣品加空白校正膜平行進(jìn)行空白校正。

2.2 計(jì)算方法

2.2.1 再懸浮、沉降通量 研究區(qū)4個(gè)站位懸浮泥沙粒度粒徑全部小于0.062 5 mm(4Φ)，屬于粘性泥沙，故再懸浮通量計(jì)算采用Partheniades[26]提出的公式，沉降通量采用Krone[27]提出的公式：

(1)

(2)

式中：E是再懸浮常數(shù)；τ0為底切應(yīng)力；τcr為臨界切應(yīng)力；cb為近底部懸浮泥沙濃度；ws為懸浮泥沙的沉降速度。

2.2.2 理查森數(shù) 在分層的海洋中，理查森數(shù)(Rig)用來判斷動(dòng)能和密度層化的相對(duì)重要性：

Rig=N2/M2，

(3)

N2=-(g/ρ)(dρ/dz)。

(4)

其中N2為浮力頻率，反映了密度層化時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)由于浮力而產(chǎn)生垂直振蕩的頻率。Rig<0.25時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的速度的作用大于密度層化的抑制，流體會(huì)出現(xiàn)剪切不穩(wěn)定，海洋中產(chǎn)生湍流；Rig>0.25時(shí)，水體層化現(xiàn)象明顯。

2.2.3 通量機(jī)制分解 根據(jù)Dyer[28]的物質(zhì)通量計(jì)算方法將懸浮泥沙通量分解為多個(gè)動(dòng)力項(xiàng)，從而探討各動(dòng)力項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的主要?jiǎng)恿σ蜃訉?duì)研究區(qū)懸浮泥沙輸運(yùn)的相對(duì)貢獻(xiàn)大小。瞬時(shí)流速可以分解為垂向平均量及其偏差量，和又可分解為潮平均量和潮偏差量，則；同樣含沙量c可以分解為；水深可表示為h=h0+ht，則潮周期Tt平均瞬時(shí)單寬懸浮泥沙輸移通量T的計(jì)算式為：

(5)

式中：T1為歐拉余流引起的懸浮泥沙輸運(yùn)；T2為斯托克斯漂移輸運(yùn)量，T1+T2為拉格朗日平流輸運(yùn)貢獻(xiàn)項(xiàng)；T3為潮汐與懸浮泥沙濃度的潮變化相關(guān)項(xiàng)；T4為懸浮泥沙與潮流場(chǎng)變化相關(guān)項(xiàng)，T3、T4是一個(gè)潮周期內(nèi)漲落潮引起的水體和底部泥沙雙向交換而產(chǎn)生的泥沙輸運(yùn)，稱為潮泵效應(yīng)；T5為垂向流速變化和懸浮泥沙濃度變化的相關(guān)項(xiàng)，垂向上凈環(huán)流產(chǎn)生的貢獻(xiàn)；T6，T7為時(shí)均量和潮汐震動(dòng)引起的剪切擴(kuò)散；T8為垂向潮振蕩引起的剪切擴(kuò)散。

3 結(jié)果

3.1 溫度、鹽度特征

根據(jù)溫度、鹽度調(diào)查結(jié)果，繪制1、2、4號(hào)站位溫度、鹽度垂向變化圖(見圖2)和時(shí)間序列剖面圖(見圖3)。

研究區(qū)3個(gè)站位溫度、鹽度垂向變化較小，混合較為均勻，水平梯度也較小，溫度變化范圍在8.78～10.30 ℃之間，鹽度變化范圍在31.21～31.60之間，整體呈低溫低鹽特征，主要受低溫低鹽的山東半島沿岸流影響。

一個(gè)潮周期內(nèi)，溫度、鹽度變化量較小且呈明顯的周期性變化規(guī)律。1、2號(hào)站位漲潮時(shí)溫度升高、鹽度減小，落潮時(shí)溫度降低、鹽度增大；4號(hào)站變化規(guī)律正好相反，漲潮時(shí)溫度降低、鹽度增大，落潮時(shí)溫度升高、鹽度減小。

圖2 1、2、4號(hào)站位溫度、鹽度垂向變化圖Fig.2 Vertical profiles of temperature and salinity at station 1, 2 and 4

圖3 1、2、4號(hào)站位溫度、鹽度時(shí)間序列剖面Fig.3 Time series profile of temperature and salinity at station 1, 2 and 4

3.2 海流特征

海流調(diào)和分析表明，研究區(qū)潮流性質(zhì)為正規(guī)半日潮，漲潮流速略大于落潮流速(見圖4)；潮流運(yùn)動(dòng)形式以往復(fù)流為主，表、中、底層流向基本一致(見圖5)，漲落潮方向隨山東半島沿岸走向變化而變化，1號(hào)站流向主要為WSW～ENE向，2、3號(hào)站主流向?yàn)镾SW～NNE向，山東半島北部東向海流流經(jīng)成山頭時(shí)，由于慣性作用，4號(hào)站表層海流流向呈SSE向。

漲落潮最大流速及平均流速波動(dòng)范圍較大，漲潮流時(shí)，研究區(qū)各站位潮流最大流速介于40.67～106.00 cm/s之間(見表1)；落潮流時(shí)，最大流速介于42.67～83.33 cm/s之間?？傮w上，離岸最近的2號(hào)站流速最大，距岸最遠(yuǎn)的3號(hào)站流速整體較??；垂向上，各站位表層最大流速和平均流速均大于底層，流速自表層至底層逐漸減小。

圖4 各觀測(cè)站位海流流速、懸浮泥沙濃度時(shí)間序列剖面Fig.4 Time series profile of current velocity and suspended sediment concentration at observed stations

圖5 各觀測(cè)站位表層(a)、中層(b)、底層(c)實(shí)測(cè)海流矢量圖Fig.5 Current vectorgraph at surface (a), middle (b) and bottom layer(c)

3.3 懸浮泥沙濃度特征

研究區(qū)漲潮段懸浮泥沙濃度基本大于落潮段，但兩者相差并不大。漲潮段含沙量介于15.4～64.8 mg/L之間(見表2)，落潮段含沙量介于11.6～88.0 mg/L之間。平面上，懸浮泥沙濃度規(guī)律與流速相似，流速最大的2號(hào)站懸沙濃度也相對(duì)最大，3號(hào)站仍最小。垂向上，除1號(hào)站落潮段外，各站位平均含沙量自表層向底層遞增，并且3號(hào)站和4號(hào)站垂向濃度變化較小，混合較好。

研究區(qū)海域潮周期內(nèi)漲、落潮懸沙濃度大小變化過程非常復(fù)雜，懸沙濃度變化與流速的變化存在一定的相關(guān)性，含沙量對(duì)流速響應(yīng)較好，流速高值區(qū)對(duì)應(yīng)著懸浮泥沙濃度的峰值，但有輕微的滯后現(xiàn)象(見圖4)。

表1 各站位海流觀測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)一覽表Table 1 StatisticalTable of sea current at observed stations

表2 各站位懸浮泥沙濃度統(tǒng)計(jì)結(jié)果一覽表Table 2 StatisticalTable of suspended sediment concentration at observed stations

3.4 懸浮泥沙及海底表層沉積物粒度特征

根據(jù)謝帕德分類方法，研究區(qū)各站位、各層懸浮泥沙類型均為粘土質(zhì)粉砂(見表3)，粉砂、粘土含量高，平均值介于91.58%～97.77%之間；砂含量相對(duì)較低，平均值介于2.03%～8.42%之間。懸浮泥沙粒徑較小，平均粒徑介于6.66～6.87 Ф之間，各站位粒徑相差不大，相對(duì)來說，3號(hào)站粒徑較小，4號(hào)站位粒徑最大；分選系數(shù)介于1.60～1.99之間，分選較差；偏態(tài)介于-1.51～1.10之間，從極負(fù)偏到正偏；峰態(tài)介于2.06～2.86之間，呈寬平分布。

4個(gè)站位海底表層沉積物粉砂含量最高，平均值介于65.65%～70.81%之間；1、2號(hào)站為砂質(zhì)粉砂，3、4號(hào)站為粘土質(zhì)粉砂。平均粒徑較懸浮泥沙要大，介于5.81～6.30之間，3號(hào)站粒徑仍最小，2號(hào)站粒徑最大；分選系數(shù)介于2.23～2.31之間，分選差；偏態(tài)介于2.56～2.65之間，極正偏；峰態(tài)介于3.40～3.51之間，呈很寬峰態(tài)。

表3 各站位泥沙粒度參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果一覽表Table 3 Grain size parameters of sediments at observed stations

3.5 余流特征

余流是指從實(shí)測(cè)海流中分離出周期性潮流后所余下的非周期的流。通過準(zhǔn)調(diào)和分析得到的歐拉余流，其表征經(jīng)過同一點(diǎn)流體微團(tuán)的平均速度；斯托克斯漂流表示的是水體的凈漂移量；拉格朗日余流則是歐拉余流與斯托克斯漂流之和，描述了水體中懸浮物潮周期的凈輸移速度，能較好指示懸浮泥沙的輸運(yùn)。各站位歐拉余流、斯托克斯漂流及拉格朗日余流的計(jì)算結(jié)果見表4。

歐拉余流在拉格朗日余流中占主導(dǎo)地位。2、3、4號(hào)站拉格朗日余流數(shù)值相近，并且三個(gè)站位的斯托克斯漂流較弱，歐拉余流與拉格朗日余流相差較??；1號(hào)站斯托克斯漂流是4個(gè)站位中最強(qiáng)的，對(duì)拉格朗日余流影響相對(duì)較大，但其歐拉余流較其他三個(gè)站位小得多，故1號(hào)站拉格朗日余流最弱。

4 討論

4.1 懸浮泥沙垂向運(yùn)移特征

4.1.1 懸浮泥沙和表層沉積物的交換 漲停、落停時(shí)懸浮泥沙粒徑較小(見圖6)，但漲急、落急時(shí)粒徑相對(duì)較大，頻率曲線向粗顆粒方向(φ值減小)偏移，表層沉積物平均粒徑較懸浮泥沙要大，說明漲急、落急時(shí)刻有底部顆粒沉積物加入水體，發(fā)生了再懸浮。

將實(shí)測(cè)沉積物粒度、近底懸浮泥沙濃度、流速數(shù)據(jù)帶入式(1)、(2)計(jì)算表明，潮周期內(nèi)各站位再懸浮通量、沉降通量值較小(見圖7)，但再懸浮通量略大于沉降通量，且再懸浮通量變化與潮流流速有關(guān)。研究區(qū)海底表層沉積物主要為粘土質(zhì)粉砂和粉砂，顆粒較細(xì)，在研究區(qū)較強(qiáng)水動(dòng)力作用下，泥沙較易起動(dòng)，流速增大，再懸浮通量隨之增大，反之，再懸浮通量逐漸減??；當(dāng)流速降至最低時(shí)，因底部切應(yīng)力小于臨界值，懸浮泥沙發(fā)生沉降。其中，2號(hào)站雖表層沉積物粒度最粗，但其流速最大，近底剪切應(yīng)力最大使得再懸浮通量值較高；而1號(hào)站表層沉積物粒度較粗，流速較小，因而再懸浮通量值最小、沉降通量值最大。

懸浮泥沙和底沙的交換直接影響底層懸浮泥沙濃度的變化，進(jìn)而影響研究區(qū)含沙量的變化。但是再懸浮通量峰值與含沙量濃度峰(見圖4)并不完全一致，說明研究區(qū)懸浮泥沙濃度不僅會(huì)受到再懸浮的影響，在再懸浮通量峰值發(fā)生后，還受平流輸沙等其他因素影響，懸浮泥沙濃度仍會(huì)繼續(xù)升高。

表4 各站位余流Table 4 Residual currents for stations at study area /cm·s-1

圖6 各觀測(cè)站位漲急、落急時(shí)懸浮泥沙和表層沉積物粒度頻率曲線圖Fig.6 The grain size frequency curve of surface sediments and suspended sediment during maximum flood andebbat observed stations

4.1.2 懸浮泥沙的垂向混合 研究區(qū)海域懸浮泥沙受湍流作用垂向混合劇烈，只有個(gè)別時(shí)段理查森數(shù)(Rig)略大于0.25，水體有輕微的層化現(xiàn)象(見圖8)。1、2號(hào)站Rig略高于3、4號(hào)站位，但研究區(qū)4個(gè)站位Rig大多都小于0.25，基本無層化現(xiàn)象，水體中懸浮泥沙在強(qiáng)湍流混合作用下擴(kuò)散到整個(gè)水柱中，并且研究區(qū)4個(gè)站位表、中、底各層懸浮泥沙粒徑相差較小(見表3)，底層和表層的平均粒徑平均僅差0.08 Ф，表底懸浮泥沙混合均勻；只在1號(hào)站19點(diǎn)、2號(hào)站18點(diǎn)，Rig大于0.25，此時(shí)水體處于層化狀態(tài)，湍流被抑制，懸浮泥沙的垂向混合減弱，致使底層再懸浮的泥沙無法進(jìn)入上層水體，底層含沙量明顯大于中、上層(見圖4)。

圖7 潮周期內(nèi)各觀測(cè)站位再懸浮通量、沉積通量與流速的變化Fig.7 The variation between resuspension, settling flux and velocity in the tidal cycle at observed stations

圖8 各站位理查森數(shù)(Rig)時(shí)間序列剖面Fig.8 Time series profile of Richardson number(Rig)at observed stations

4.2 懸浮泥沙輸運(yùn)機(jī)制

根據(jù)懸浮泥沙輸運(yùn)通量機(jī)制分解結(jié)果(見表5)，拉格朗日平流輸移項(xiàng)(T1+T2)占據(jù)主導(dǎo)地位，其次為垂向凈環(huán)流(T5)和潮泵效應(yīng)(T3+T4)，剪切擴(kuò)散項(xiàng)(T6+T7+T8)數(shù)值極小。拉格朗日平流輸移項(xiàng)(T1+T2)不僅取決于拉格朗日余流的大小，還與懸浮泥沙濃度有關(guān)，1號(hào)站余流最小、3號(hào)站懸浮泥沙濃度最小，故1、3號(hào)站T1+T2較小。四個(gè)站位歐拉余流輸運(yùn)項(xiàng)(T1)對(duì)凈輸沙的貢獻(xiàn)最大；2、3、4號(hào)斯托克斯余流輸運(yùn)量(T2)較T1小得多，對(duì)整體懸浮泥沙輸運(yùn)影響較小，而1號(hào)站斯托克斯余流相對(duì)較大，對(duì)平流輸運(yùn)及整體凈輸沙影響較大；T3+T4主要取決于泥沙再懸浮和沉降作用，T3、T4、T5對(duì)懸浮泥沙輸運(yùn)也有影響，但是數(shù)值都不大，影響十分??；T6+T7+T8貢獻(xiàn)極小，對(duì)研究區(qū)整體懸浮泥沙輸運(yùn)幾乎無影響。

表5 研究區(qū)各站位懸浮泥沙輸運(yùn)通量機(jī)制分解Table 5 Mechanism decomposition of suspended sediment flux at observed stations /g·s-1·m-1

根據(jù)上述計(jì)算可知，研究區(qū)漲落潮水體的平流輸運(yùn)對(duì)泥沙運(yùn)移起主要作用，而再懸浮、垂向交換是相對(duì)次要的。這說明研究區(qū)漲落潮流雖然會(huì)攜帶搬運(yùn)大量懸浮泥沙，但其中大部分泥沙只是隨潮流作用往復(fù)搬運(yùn)，并未產(chǎn)生凈輸運(yùn)；泥沙再懸浮、沉降與湍流也都會(huì)引起研究區(qū)懸浮泥沙濃度變化，但對(duì)懸浮泥沙凈輸運(yùn)的影響較小。而余流是非周期性的，可以攜帶泥沙進(jìn)行長(zhǎng)距離搬運(yùn)，研究區(qū)4個(gè)站位凈輸沙方向與拉格朗日余流方向(見圖9)大致相同，平流輸運(yùn)才是影響研究區(qū)海域懸浮泥沙運(yùn)移的最主要因素。

圖9 研究區(qū)各站位懸浮泥沙輸運(yùn)通量與余流矢量疊置圖Fig.9 Suspended sediment flux and residual current at observed stations

懸浮泥沙凈輸運(yùn)主要向泥質(zhì)沉積體中心或沿岸輸運(yùn)。北側(cè)4號(hào)站懸浮泥沙主要向東南方向輸運(yùn)(見圖9)，3號(hào)站向正南方向運(yùn)向泥質(zhì)沉積體的中心(見圖1)，西側(cè)2號(hào)站和南側(cè)1號(hào)站分別沿岸向西南和西北方向輸沙。3號(hào)站與2、4號(hào)站的懸浮泥沙輸運(yùn)通量值差距大，而2、3、4號(hào)站余流大小相差較小，這是因?yàn)?號(hào)站的懸浮泥沙濃度明顯小于2、4號(hào)站。3號(hào)站位于泥質(zhì)沉積體頂積層之上，頂積層附近海域存在溫度鋒面[29](見圖10)，起到“水障”的作用，故此處流速較低，懸浮泥沙濃度也相應(yīng)較小。

黃海是一半封閉的陸架淺海，幾乎不受外海物質(zhì)的影響[30]。山東半島陸域沉積物通過黃河及沿岸短源河流搬運(yùn)作用入海，山東半島沿岸流再攜帶入海懸浮泥沙及侵蝕沖刷黃河三角洲、濱岸帶再懸浮的泥沙通過渤海海峽，搬運(yùn)出渤海[31]，之后沿山東半島沿岸向東輸運(yùn)，繞過成山頭后繼續(xù)沿岸向南運(yùn)移到山東半島東部海域。在強(qiáng)冬季風(fēng)作用下，沿岸流增強(qiáng)，山東半島東部海域會(huì)發(fā)生再懸浮現(xiàn)象，并且垂向混合劇烈。南下的沿岸流與北上的黃海暖流在山東半島東部海域發(fā)生強(qiáng)海流切變[1]，形成的鋒面抑制懸浮泥沙的離岸輸運(yùn)，使懸浮泥沙只能擴(kuò)散至泥質(zhì)體頂積層附近，或者沿岸向山東半島南側(cè)海域輸運(yùn)，并不能穿越鋒面繼續(xù)向外海輸運(yùn)[1]，因此山東半島東部海域冬季懸浮泥沙濃度高。而夏季懸浮泥沙不易再懸浮，且溫躍層也阻止底層懸浮泥沙的垂向擴(kuò)散，有助于平流輸運(yùn)攜帶的泥沙及之前水體中的泥沙在此沉積，堆積形成山東半島東部海域特有的Ω形泥質(zhì)沉積體。

(根據(jù)文獻(xiàn)[29]改繪。modified from reference[29].)

5 結(jié)論

(1) 研究區(qū)潮流性質(zhì)為正規(guī)半日潮,潮流運(yùn)動(dòng)形式為往復(fù)流，各站位漲落潮方向大致與山東半島海岸線平行，潮流流速自表層至底層、由岸向海逐漸減小，漲潮流速略大于落潮流速。

(2) 懸浮泥沙濃度漲潮時(shí)段大于落潮時(shí)段，且自表層至底層逐漸增大，但變化梯度較小，垂向混合較好。懸浮泥沙濃度變化與潮流流速大致呈正相關(guān)關(guān)系，但相對(duì)于潮流流速存在輕微的滯后現(xiàn)象。

(3) 懸浮泥沙類型均為粘土質(zhì)粉砂，粒徑較小，分選較差；海底表層沉積物平均粒徑大于懸浮泥沙，距岸近的站位為砂質(zhì)粉砂，離岸相對(duì)較遠(yuǎn)的站位為粘土質(zhì)粉砂，分選差。

(4) 懸浮泥沙濃度變化一定程度上受泥沙再懸浮、沉降與湍流的影響。研究區(qū)各站位的再懸浮通量略大于沉降通量，但量值均較?。粦腋∧嗌呈芡牧髯饔么瓜蚧旌蟿×?理查森數(shù)<0.25)，個(gè)別時(shí)段有輕微的層化現(xiàn)象。

(5) 懸浮泥沙通量機(jī)制分解表明，平流輸運(yùn)是山東半島東部海域懸浮泥沙凈輸運(yùn)中最主要的輸沙機(jī)制、占據(jù)主導(dǎo)地位，懸浮泥沙凈輸運(yùn)方向主要向泥質(zhì)沉積體中心或沿岸輸運(yùn)。