第二辑 近海余流场的特征

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一、余流场分布特征
  (一)春季
  随着冬季的结束,海水自3月开始升温,风场也从北风占优势转为南风占优势。
从地理学角度来看,余流场可以粗略地划分为两个区域:山东北部近海区域,即从
黄河口至成山角海域;山东东部近海区,即从成山角至岚山头的宽阔海域。
  1.表层余流场特征
  (1)黄河三角洲至成山角海域:这个区域余流场比较复杂,大致有以下4个流系:
①黄河口至羊角沟的莱州湾西岸顺时针方向流系:这个系统北从黄河口南岸开始,
南到小清河口东面止,南北相跨21′,东西相跨20′,表层最大余流速度为20厘米
/秒左右。②莱州湾中、北部顺时针方向流系:在这个系统中,湾外海水从东北方
向流向黄河口,然后从黄河口前转向北,到五号桩外面再转向东北。黄河口东北方
向高盐水系就是由这个环流所形成的,因为该系统在一定程度上阻碍黄河入海径流
向东北方向扩散,只是在5月西南风强盛时,黄河径流才会从这高盐水上面以表层
流形式向东北方向扩散,而随着西南风减弱,黄河径流向东北方向的扩散也就很快
减弱。③渤海湾反时针方向流系:渤海湾内主要是为反时针方向涡旋系统所控制(
岸边2米等深线以内个别测点余流除外),海水从渤海湾底沿着山东沿岸向东到五号
桩外面,与莱州湾北部顺时针方向涡旋系统相遇,一起流向东北方向。这股表层水
把岸边泥沙运向外海,可以预见,在没有泥沙补充来源的条件下,岸边海底将发生
侵蚀,外海海底则发生淤积。④烟台、威海北部反时针运动涡旋系:由北面流入的
水在北隍城处分为两股:一股指向西南,构成莱州湾顺时针环流;另一股(主要的)
沿庙岛东缘南下,到蓬莱北面转向东,经一个经距(121~122°E)到威海外面转向
东北。该系统是山东北岸最大的一个,是蓬莱到成山角海区中水文要素的主要控制
力量。这个系统形成的主要原因是潮汐余流。
  (2)成山角-岚山头的山东东部水域:这个区域主要有5个流系:①成山角-桑沟
湾-石岛反时针方向涡旋系:虽然成山角附近素以水深流急、流向多变著称,但这
个涡旋却十分稳定,全国海洋普查报告中称之为成山角附近的逆流现象。这个环流
北从成山角起,南到石岛外海止,南北相距3/4纬距,东西方向较窄,大约只有3/8
经距,绕过山东半岛呈耳朵状。②五垒岛外顺时针方向流系:它与成山角-桑沟湾-
石岛外面反时针涡流系统成对称关系。海水来自五垒岛湾近岸水域,流向湾的东缘,
然后向东南方向进入外海,汇入到外海的总环流中去。这个涡旋的形成,与成山角
-桑沟湾-石岛反时针涡旋系统一样,都与石岛外面突出的岬角地形有关。③胶州湾
外顺时针流系:这也是一个永久性流系。海水从灵山岛北面进入,经薜家岛东南缘
岸边指向东北,到太平角、小麦岛再转向东南。余流速度在10~20厘米/秒之间。
④海州湾外顺时针方向流系:外海水从连云港外面向西北方向流动,进入海州湾,
到岚山头转向东南方向进入外海。⑤从西南指向东北的顺时针运动的风漂流系:这
是该海域最大系统。由于春季西南风占优势,所以表层海水受风的切应力作用流向
东北方向,然后受地形作用转向东方向,远海如此,近海也是这样。国家海洋局第
一海洋研究所1984年在青岛外面释放的漂流瓶,大都流向东北方向。由于这个系统
的水源主要来自连云港外面的苏北沿岸,即1855年前黄河口入海处,因那里海水泥
沙含量普遍高于青岛外海,所以春季是苏北沿岸水和泥沙向北扩散最强的季节。
  2.5米层余流场特征
  5米层余流仍然能反映出表层环境的主要特征,除主要之点相似外,也有自己
的一些特征。
  (1)莱州湾北部顺时针方向涡旋系统比表层缩小,在黄河口东北方构成闭合环
路;五号桩近岸区域存在一向岸流,在近岸区域上升以补偿表层水的流失,这个流
的存在更加促使该海域泥沙向外海运动。同样,在黄河口口门前也有一个向岸的流
动,并在口门上升,这个上升流是因黄河径流向外海排的底层水引起的,这是河口
的一种普遍特征。
  (2)山东东部海域5米层余流基本上与表层一致,只是余流的中心比表层更偏向
东,这符合艾克曼漂流运动规律,到124°E附近有一股水转向东南与黄海总的反时
针方向环流(全国海洋普查报告称之为黄海沿岸流)汇合后再向南运动。
  3.底层余流场特征
  底层余流场和表层、5米层余流相比,更具有自己的特点。
  (1)底层向岸的补偿效应更加明显,在大片海区近岸形成上升流,这是山东海
岸带一个重要特征。大致在以下3个区域存在上升流:渤海湾的山东沿岸、莱州湾
的弥河与潍河口外面及石岛-青岛、石臼所沿岸。形成上升流的原因,是春季西南
风的作用。岸边水在西南风作用下,向外海流去,岸边减水,底层水必然要流来补
充,在岸边混合上升。
  (2)山东东部海区,由于近岸的补偿效应,原来一个顺时针方向环流,现在变
成两个。外面那个受黄海沿岸影响仍然按顺时针方向旋转,从124°E折向东;近岸
的大片海区内又产生一个反时针方向环流,外海水从东南方向流向西北,有和海岸
相垂直的趋势,在近海岸辐合上升,致使五垒岛湾、青岛外海、海州湾这3个顺时
针方向全变成反时针方向运动。这种底层水流向岸边的特征,使许多海洋现象得到
合理的解释。例如,春季青岛多雾,就是因为春季底层水在青岛外海上升之后,造
成这里大片低温区,东南方向温暖的气流经过这里降温凝结,从而形成海雾。同样,
五垒岛湾、石岛近海海带的生产,与春季底层的低温水也有很大关系。
  (二)夏季
  夏季东南风逐渐占优势,因此余流场除反映出因地形作用而形成的潮汐余流场
之外,还反映出夏季的风场作用。
  1.表层余流场特征
  山东北部海区和春季相似,仍然是4个主要流系,即莱州湾南部顺时针方向流
系、莱州湾北部顺时针方向流系、渤海湾反时针方向流系和烟威北部反时针方向流
系。由于夏季东风和东南风占优势,余流有明显指向西北方向的趋势,最为明显的
是黄河口北面五号桩海区春季余流大都指向东北,而夏季余流大都指向西北。黄河
口南部的流系中,余流也有明显的北向分量。渤海湾的山东沿岸有一明显的西向余
流,直到徒骇河口外才转向东北,并入渤海湾的反时针流系。渤海中部顺时针环流
沿庙岛群岛西缘向西运动,由于东南风作用,系统中余流亦有明显增强。烟威外面
流系因东南风引起的漂流作用,而使环流更快闭合。
  至于山东东部海域余流场,与春季大体相似,只是第五个流系即青岛外海漂流
流场变为南北方向,这是因为夏季风场变为东南风占优势之故。
  2.5米层余流场特征
  5米层余流场几乎和表层完全一致,只是余流流速有普遍增强的趋势,而增强
的余流大都是和季风场方向相反,特别明显的是烟威北面的反时针方向流系,由于
东南余流明显增加,形成很强的沿岸流,到成山角之后,再沿成山角岸边向南流去。
形成这种现象的原因:一是黄海冷水团形成的黄海热盐环流在5米层增强,二是东
南风使表层流速减弱,但是5米层受风的影响小得多。
  3.底层余流场特征
  和春季底层余流相比,青岛东面外海的两个环流由东西方向配置变为南北方向
配置,余流仍然具有强烈向岸运动趋势,在近岸区域上升、不过上升流区域明显减
小,莱州湾和渤海湾的山东沿岸上升流区域已基本不存在。只有山东东海岸仍然保
持春季的特点,但是上升流的强度有所减弱,海区也缩小。同样,由于青岛附近存
在上升流,因此夏季海雾仍然很多。由于上升流的影响,青岛胶州湾外顺时针环流
消失。
  (三)秋季
  秋季是水文状况从夏季向冬季过渡的季节,季风场逐渐变为北向风占优势,整
个余流场也反映出这种特点。
  1.表层余流场特征
  山东北部海区4个典型环流场在秋季已经有很大变化。黄河口南面顺时针环流
场仍然存在,渤海湾反时针环流尽管存在,但余流方向明显偏东,这是潮汐余流和
风海流叠加的结果,莱州湾北部顺时针环流场完全变为反时针方向。烟威北部反时
针环流场已明显地靠向岸边形成很强的沿岸流。
  山东东部流场单一,为典型的冬季沿岸流,与春季夏季截然相反。成山角附近
反时针方向环流场与由北向南的沿岸流融为一体。五垒岛湾外、胶州湾和海州湾外
顺时针环流场亦统统消失。
  2.5米层余流场特征
  和表层几乎完全一致。这说明秋季因海面冷却垂直混合加强,表层与5米层动
量交换充分。另外,底层的反向补偿效应较弱,所以和冬季又有区别。
  3.底层余流场特征
  山东北部原来4个典型环流场已不明显,几乎被单一的自东向西的沿岸流所代
替,底层流和表层流方向相反,这是一种补偿作用。也就是说,表层水自渤海流出
造成海面下降,反向的压强梯度则使底层水流入补充。
  山东东部海域和表层相比,由原来一个反时针方向环流变为两个,其中一个为
反时针环流,另一个为顺时针环流,即在原反时针环流西北方向又产生一个自千里
岩向石岛方向的流动,以补偿那里表层水的流失,另外,胶州湾顺时针环流系统亦
依然存在。
  (四)冬季
  由于强劲的北风作用,山东沿岸海域均为冬季沿岸流所代替。渤海中低盐水在
风海流作用下,沿山东半岛北岸东进,绕过成山角之后,一股水直接向南流动,另
一股水自五垒岛湾外面向西南然后再向南。
  1.5米层余流场特征
  5米层余流在山东北部海区中比较混乱,既有流出趋势,亦有向渤海的流系,
但从总的情况看来,还是向东的比较明显,到了山东东部转向南。特别应指出的是
山东东部近岸的4个环流,海州湾外的一个消失了,其他3个依然存在。远岸余流方
向向南和风场一致。
  2.底层余流场特征
  山东北部海区几乎全为自东向西的补偿流,以补偿表层水流出的流量,山东东
部海区岸边小环流和5米层一致,但外海却分为两个:一个反时针方向流向青岛近
海,以补偿近岸水的流走;另一个为顺时针方向,外海水先向西北,再向东北,到
成山角后与山东北部沿岸流汇合起来进入渤海。
  岸边浅水水域存在补偿性上升流,春、夏季渤海湾的山东沿岸和莱州湾的南部
沿岸海区都存在上升流现象。山东东部4个季节都发生外海从底部向近岸侵入的现
象,这是因表层水作离岸运动之后外海水流入补充的缘故。
  山东近岸水域的环流主要与潮汐余流、风、热盐环流有关,大陆径流只在黄河
口附近有明显的作用。