基于遥感的珠江河口悬浮泥沙及其锋面时空变化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 詹伟康 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 詹海刚 |
| 关键词 | 悬浮泥沙浓度，悬沙锋面，分位数趋势，拉格朗日拟序结构，珠江河口 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 物理海洋学 |
| 其他题名 | Spatio-temporal Variation of the Suspended Sediment and Suspended Sediment Fronts in the Pearl River Estuary Based on Remote Sensing |
| 英文摘要 | 悬浮泥沙对河口及近岸环境中复杂的物理、生化以及地质过程起着至关重要作用，而前人对珠江河口悬浮泥沙的研究工作仍存在许多不足。本研究利用2003-2015年的中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据反演了珠江河口悬浮泥沙浓度（SSC），分析SSC以及悬沙锋面在不同时空尺度下的变化特征并探讨其主要动力机制。所得主要结论如下：珠江河口SSC存在显著且特殊的季节性变化特征。河口西北部区域（NWE），SSC呈现洪季高枯季低的变化特点，而河口东南部区域（SEE）则与之相反，表现为枯季高SSC洪季低SSC。这种反相的季节性变化主要由珠江河口不同区域的悬浮泥沙受径流、风及水体层结等因素的影响权重不一所引起。NWE区域SSC全年受东四口门径流控制。洪季SEE区域SSC主要受径流和层结控制，径流的水平输运为其带来悬浮泥沙源，而强烈的水体层结抑制了该地区的垂向悬沙输运；枯季SEE区域SSC则主要受风和层结控制，强烈的北风和消失的层结使得该区域风混合和潮汐混合大大增加，泥沙再悬浮作用强烈。珠江河口SSC存在显著的年际变化，其中2003和2011年为极端低SSC年份，而2006、2008和2015年为极端高SSC年份。利用经验正交函数（EOF）分解结果表明，SSC年际变化的第一模态（占总变化38.3%贡献率）主要反映了珠江流域降水年际变化的影响，流域年降水量的多少制约了河口整体SSC的高低。第二模态（占总变化20.1%贡献率）表现为一种4-6年的SSC震荡周期，可能为珠江流域区和河口内区域不同阶段性的人类活动共同作用下的结果。珠江河口SSC总体上呈下降趋势，平均SSC下降速率为1.02mg/L/yr，但存在空间和时间差异性。空间上，西滩和河口北部区域SSC下降更显著，而河口东南部下降相对较缓。时间上，枯季比洪季下降速率快。导致河口SSC长期下降趋势的主要原因为上游水库建设引起的径流输沙量减少。而受流域水库季节性调控影响，枯季径流泥沙更利于滞留于水库，从而使得相对而言枯季河口SSC下降趋势更加显著。总体上珠江河口SSC高值下降速率大于低值，但存在空间差异性。低值下降趋势显著地区主要分布在淇澳岛北部口门外区域，其SSC大小值之间的差异逐年增加，而高值下降速率快的地区主要分布在虎门口，龙穴岛东南岸以及东航道附近水域，其SSC每年大小值差异则呈逐年减小趋势。SSC分位数趋势受径流输沙量、河口地形变化以及风的影响。由水库修建等人类活动引起的上游输沙量减少导致淇澳岛北部口门外区域SSC的低值部分显著下降。虎门口、龙穴岛东南岸以及东航道附近水域水深的加深使得这些区域SSC高值部分下降显著，而西滩水域变浅使得潮汐动力减弱进而SSC高值部分下降趋势显著。此外，风速下降引起的表层水体混合减弱也是导致西滩南部SSC高值下降趋势显著的原因之一。珠江河口洪季悬沙锋面发生概率大于枯季。悬沙锋面空间尺度大小不一，小锋面（1km左右）主要发生于岛屿附近，且各个季节都存在；而大锋面（大于几千米）主要有三条：澳门东部锋、深圳湾西部锋和尺度最大的河口中部锋，其长度可达三十几千米。珠江河口中部悬沙锋面存在季节性东西移动，枯季时更靠近西岸，洪季时则往东移，东西差异可达4.5km，且这种季节性移动主要受径流控制。拉格朗日拟序结构（LCS）方法可以很好地描绘隐藏于欧拉场中的水动力结构，并解释不同悬沙锋面的时空变化特征。LCS所的物质输运壁垒属性是河口悬沙锋面形成的主要原因，河口三条主要锋面位置基本与LCS重叠，且存在较好的时间同步。利用LCS可对河口悬沙锋面进行识别、追踪及相关动力解释。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18135]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 詹伟康. 基于遥感的珠江河口悬浮泥沙及其锋面时空变化研究[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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