【摘要】：沿海是人類與海洋交互最頻繁的海域,海洋洋流變化對沿海漁業(yè)、航運(yùn)、污染、軍事等很多問題會產(chǎn)生重要影響。在每年4月至8月期間,居住于美國東北部與加拿大東部的近海岸居民經(jīng)常會遭受有毒的亞歷山大藻(Alexandrium)泛濫的影響,進(jìn)而導(dǎo)致麻痹性貝類中毒事件(Paralytic Shellfish Poisoning,PSP)。芬迪灣是亞歷山大藻類顆粒濃度最高的海域,藻類濃度隨海洋深度增加而減少,因其地理位置特殊,芬迪灣存在逆時針環(huán)流現(xiàn)象,導(dǎo)致脫離環(huán)流后的藻類顆粒的擴(kuò)散方向存在不確定性,直接危害到沿海附近居民而發(fā)生PSP中毒事件。為研究芬迪灣環(huán)流中有毒藻類顆粒物的運(yùn)動方向、運(yùn)動速度、環(huán)流對粒子的保留特性和擴(kuò)散特性及其它們的影響因素,幫助管理貝類資源、減少PSP中毒事件的發(fā)生。本文使用漂流浮標(biāo)(drifter)實(shí)時監(jiān)測和海洋模型模擬監(jiān)測相結(jié)合的方法,研究了芬迪灣環(huán)流中藻類粒子的擴(kuò)散特性,具體工作內(nèi)容如下:1、海洋模型驗(yàn)證1)模擬亞歷山大藻顆粒的漂流軌跡選用的海洋模型為Finite Volume Community Ocean Model(FVCOM)與 Regional Ocean Models System(ROMS)海洋模型,模擬軌跡前使用2004年至2010年間4月至8月在美國東海岸地區(qū)海平面以下1米與15米處投放的漂流浮標(biāo)監(jiān)測洋流數(shù)據(jù)對FVCOM與ROMS海洋模型的模擬洋流進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)ROMS優(yōu)于FVCOM。2)使用Mooring監(jiān)測洋流數(shù)據(jù)對FVCOM模擬洋流驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)FVCOM從2009年至2016年在某些海域不適用。3)使用Mooring溫度與鹽度監(jiān)測數(shù)據(jù)對FVCOM模擬溫度與鹽度進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)FVCOM模擬溫度、鹽度與實(shí)際溫度、鹽度變化趨勢一致,雖有一定差異但可適用于海洋監(jiān)測。2、芬迪灣環(huán)流的漂流浮標(biāo)與模型監(jiān)測1)本文采用美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)從1978年至2010年30多年來每年4月至8月期間在芬迪灣海平面以下1米和15米處投放的漂流浮標(biāo)實(shí)時監(jiān)測的洋流運(yùn)動數(shù)據(jù),證實(shí)了存在芬迪灣環(huán)流,6月中旬至8月環(huán)流較強(qiáng)且面積較大,4月至6月中旬稍弱。2)通過環(huán)流的漂流浮標(biāo)監(jiān)測與模型模擬發(fā)現(xiàn)脫離環(huán)流后的洋流主要分3個方向運(yùn)動:(A)沿大馬南島(Grand Manan Island)西部向西南方向運(yùn)動;(B)沿大馬南島東部向西南方向運(yùn)動;(C)沿新斯科舍(Nova Scotia)西海岸向東北方向運(yùn)動。3)統(tǒng)計(jì)1978年至2010年間4月至8月在芬迪灣環(huán)流中投放的56個漂流浮標(biāo)的漂流狀況,發(fā)現(xiàn)42個沿大馬南島東西兩岸向西南方向運(yùn)動,14個沿新斯科舍西海岸向東北方向運(yùn)動,流向西南方向的浮標(biāo)數(shù)量大于流向東北方向的浮標(biāo)數(shù)量。3、亞歷山大藻粒子模擬追蹤與環(huán)流特性分析1)在漂流浮標(biāo)監(jiān)測得到的芬迪灣環(huán)流內(nèi)部均勻布設(shè)100個粒子點(diǎn),選用精度較高的ROMS模型對粒子漂流軌跡進(jìn)行追蹤,從2004年至2010年每年的3月31日份開始,每次追蹤30天,5天后從新開始追蹤,8月份結(jié)束,海平面以下1米處與15米處均進(jìn)行追蹤。2)追蹤在海洋表面以下1米處布設(shè)的粒子,發(fā)現(xiàn)在15天后環(huán)流的粒子保留度約為70%,30天后約為為60%,在4月與5月年紀(jì)變化明顯,4月至6月中旬粒子向西南方向運(yùn)動趨勢較強(qiáng),6月中旬以后粒子向東北方向運(yùn)動較強(qiáng)。3)追蹤在海平面以下15米布設(shè)的粒子,發(fā)現(xiàn)環(huán)流的粒子保留度稍微高于海洋表面以下1米處,整個4月份至8月份期間粒子向西南方向運(yùn)動趨勢較強(qiáng),向東北方向運(yùn)動趨勢較弱。4)分析影響軌跡的因素,發(fā)現(xiàn)環(huán)流粒子保留強(qiáng)度以及脫離環(huán)流后的粒子運(yùn)動特性主要受到了風(fēng)壓強(qiáng)度、圣約翰河(StJoin river)的河流流量、海水的溫度和鹽度等因素的影響。本文的創(chuàng)新之處有:(1)探求了漂流浮標(biāo)監(jiān)測與海洋模型監(jiān)測相結(jié)合研究海洋環(huán)流的方法;(2)加深研究了以粒子軌跡追蹤為基礎(chǔ)研究粒子保留度與脫離環(huán)流后粒子統(tǒng)計(jì)與分析方法;(3)綜合研究了環(huán)流影響因素分析的方法。
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q949.2;P731.27
【圖文】：

為減少對海洋的污染，一些研究者試圖使用竹子和帆布代替金屬材料制作逡逑漂流浮標(biāo)，以作為“ｄｒｏｇｕｅｄ”漂流浮標(biāo)的補(bǔ)充，同樣布設(shè)在海平面１５米以下，逡逑如圖３．２所示。這種漂流浮標(biāo)為星形漂流浮標(biāo)，浮標(biāo)頂部裝有追蹤器和懸浮裝置，逡逑用細(xì)線與浮標(biāo)主體相連，浮標(biāo)主體成星形，使用３根正交竹子作為其支撐，中逡逑間層由４０邋ｉｎｃｈｘ４０邋ｉｎｃｈ的帆布構(gòu)成，上下層均由大小為６０邋ｉｎｃｈｘ邋６０邋ｉｎｃｈ的帆布逡逑折疊而成。浮標(biāo)底部裝有碎石，約４磅左右，使其下沉，用以監(jiān)測海平面以下逡逑１５米處的洋流流動。逡逑■＾１逡逑圖３．２星形漂流浮標(biāo)逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋ｓｔａｒ邋ｄｒｉｆｔｅｒ逡逑３．１．２表層漂流浮標(biāo)逡逑這種類型的漂流浮標(biāo)通常布設(shè)在海平面以下１米，用以監(jiān)測海平面處的洋逡逑流流動。如圖３．３邋（右）所示，這種浮標(biāo)由金屬支撐架構(gòu)構(gòu)成，其分為兩部分，逡逑頂部裝有追蹤器，負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號，底部是為侵入水中的部分，它擁有四扇逡逑葉片，每扇葉片的長寬都是９１ｃｍ和４８ｃｍ。此漂流浮標(biāo)參考于２０世紀(jì)８０年代逡逑由尺１＾０３N顯諮睪：Ｑ蠖ρ笛槭銥⒌摹埃埃κ浚騁載丁被蛘摺埃ǎ海埃啊輟逼義狹鞲”輳

本文編號：2720443