2014年 第36卷 第1期
2014, 36(1): 1-6.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.001
摘要:
就海洋三维温盐流数值模拟使用的海洋模式和数据同化方法、在中尺度数值预报和再分析中的应用，以及所需支撑条件三方面，简述了国内外研究有关进展和问题。表述了开展大范围分辨中尺度乃至次中尺度涡的高分辨率海洋三维温盐流数值模拟正在研究的有关问题，扼要说明提供相匹配的高性能计算机模拟平台的必要性。初步探讨制约该研究快速发展的有关问题。
就海洋三维温盐流数值模拟使用的海洋模式和数据同化方法、在中尺度数值预报和再分析中的应用，以及所需支撑条件三方面，简述了国内外研究有关进展和问题。表述了开展大范围分辨中尺度乃至次中尺度涡的高分辨率海洋三维温盐流数值模拟正在研究的有关问题，扼要说明提供相匹配的高性能计算机模拟平台的必要性。初步探讨制约该研究快速发展的有关问题。
2014, 36(1): 7-19.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.002
摘要:
海洋上混合层中的次级环流可通过物质和能量的垂直输运和混合过程把海洋表层的热量、动量与物质携带到次表层，对海洋上层次级环流生成机制的研究可以丰富对上层海洋的理解和认识。文中利用线性稳定性理论讨论了经典海表Ekman流的不稳定性，提出Ekman流的不稳定性可生成一种新型的次级环流。这种次级环流的空间尺度与雷诺数、Ekman流的垂向衰减速率、水平湍黏性系数与垂向湍黏性系数比值等密切相关，尺度范围从数十米到数千米。数十米量级的次级环流其垂向结构以及次级环流流轴与主流场偏角都与Langmuir环流的特征极为相似，是Langmuir 环流形成机制的一种新解释。千米量级的次级环流能够解释黄海浒苔的条带分布。此外，所得次级环流的流轴与主流之间的偏角与科氏力有显著关系，北半球次级环流流轴偏向主流左侧，南半球反之。
海洋上混合层中的次级环流可通过物质和能量的垂直输运和混合过程把海洋表层的热量、动量与物质携带到次表层，对海洋上层次级环流生成机制的研究可以丰富对上层海洋的理解和认识。文中利用线性稳定性理论讨论了经典海表Ekman流的不稳定性，提出Ekman流的不稳定性可生成一种新型的次级环流。这种次级环流的空间尺度与雷诺数、Ekman流的垂向衰减速率、水平湍黏性系数与垂向湍黏性系数比值等密切相关，尺度范围从数十米到数千米。数十米量级的次级环流其垂向结构以及次级环流流轴与主流场偏角都与Langmuir环流的特征极为相似，是Langmuir 环流形成机制的一种新解释。千米量级的次级环流能够解释黄海浒苔的条带分布。此外，所得次级环流的流轴与主流之间的偏角与科氏力有显著关系，北半球次级环流流轴偏向主流左侧，南半球反之。
2014, 36(1): 20-27.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.003
摘要:
台湾东北部，黑潮次表层水常年入侵东海陆架。但是黑潮次表层水入侵的季节变化规律，尚存在很多不明之处。本文基于2009至2011年间东海4个航次的CTD实测数据，研究了黑潮次表层水入侵东海过程的季节变化规律，发现：黑潮次表层水入侵在春末夏初开始加强，夏季最强，秋季开始减弱，冬季最弱。入侵的黑潮次表层水起源深度也随季节变化有所不同。另外，结果还表明黑潮次表层水入侵存在明显的短期变动。
台湾东北部，黑潮次表层水常年入侵东海陆架。但是黑潮次表层水入侵的季节变化规律，尚存在很多不明之处。本文基于2009至2011年间东海4个航次的CTD实测数据，研究了黑潮次表层水入侵东海过程的季节变化规律，发现：黑潮次表层水入侵在春末夏初开始加强，夏季最强，秋季开始减弱，冬季最弱。入侵的黑潮次表层水起源深度也随季节变化有所不同。另外，结果还表明黑潮次表层水入侵存在明显的短期变动。
2014, 36(1): 28-37.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.004
摘要:
利用1993年1月至2011年12月的卫星高度计数据，研究了东海海平面变化的季节信号、线性趋势和低频信号，并结合风应力资料、IshⅡ温盐数据和海表面温度数据分析了季节信号和低频信号的驱动机制。东海季节性海平面变化主要由年信号组成，其占海平面变化的大部分；年信号振幅和相位的分布具有明显的区域差异；东海季节性海平面变化主要受海面风和海水热膨胀驱动，而且在不同季节、不同区域，两种驱动机制的作用存在明显差异，主导地位也不断变化；季节信号还受到黑潮的一定影响。1993-2011年间东海海平面线性上升速率为3.28 mm/a，各海域海平面上升速率不同。东海海平面变化低频信号与比容海平面变化低频信号具有显著相关性，最大相关系数为0.55；东海比容海平面变化低频信号与SOI低频信号同样具有一定的相关性，最大相关系数为0.3。ENSO通过大气环流和黑潮洋流等对东海海域的比容海平面变化产生影响，比容海平面变化进而对东海年际间海平面变化产生调制作用，因此ENSO可以通过东海年际间比容海平面变化对东海年际间海平面变化产生影响。
利用1993年1月至2011年12月的卫星高度计数据，研究了东海海平面变化的季节信号、线性趋势和低频信号，并结合风应力资料、IshⅡ温盐数据和海表面温度数据分析了季节信号和低频信号的驱动机制。东海季节性海平面变化主要由年信号组成，其占海平面变化的大部分；年信号振幅和相位的分布具有明显的区域差异；东海季节性海平面变化主要受海面风和海水热膨胀驱动，而且在不同季节、不同区域，两种驱动机制的作用存在明显差异，主导地位也不断变化；季节信号还受到黑潮的一定影响。1993-2011年间东海海平面线性上升速率为3.28 mm/a，各海域海平面上升速率不同。东海海平面变化低频信号与比容海平面变化低频信号具有显著相关性，最大相关系数为0.55；东海比容海平面变化低频信号与SOI低频信号同样具有一定的相关性，最大相关系数为0.3。ENSO通过大气环流和黑潮洋流等对东海海域的比容海平面变化产生影响，比容海平面变化进而对东海年际间海平面变化产生调制作用，因此ENSO可以通过东海年际间比容海平面变化对东海年际间海平面变化产生影响。
2014, 36(1): 38-47.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.005
摘要:
分析了32个CMIP5模式对南海历史海表温度（SST）的模拟能力和不同排放情景下未来SST变化的预估。通过检验各气候模式对南海历史SST增温趋势和均方差的模拟，发现大部分模式都能较好地模拟出南海20世纪历史SST的基本特征和变化规律，但也有部分模式的模拟存在较大偏差。尽管这些模拟偏差较大的模式对SST多模式集合平均的影响不大，但会增加未来情景预估的不确定性。剔除15个模式后，分析了南海SST在RCP26、RCP45和RCP85三种排放情景下的变化趋势，发现在未来百年呈明显的增温趋势，多模式集合平均的增温趋势分别为0.42、1.50和3.30℃/（100 a）。这些增温趋势在空间上变化不大，但随时间并不是均匀变化的。在前两种排放情景下，21世纪前期的增温趋势明显强于后期，而在RCP85情景下，21世纪后期的增温趋势强于前期。
分析了32个CMIP5模式对南海历史海表温度（SST）的模拟能力和不同排放情景下未来SST变化的预估。通过检验各气候模式对南海历史SST增温趋势和均方差的模拟，发现大部分模式都能较好地模拟出南海20世纪历史SST的基本特征和变化规律，但也有部分模式的模拟存在较大偏差。尽管这些模拟偏差较大的模式对SST多模式集合平均的影响不大，但会增加未来情景预估的不确定性。剔除15个模式后，分析了南海SST在RCP26、RCP45和RCP85三种排放情景下的变化趋势，发现在未来百年呈明显的增温趋势，多模式集合平均的增温趋势分别为0.42、1.50和3.30℃/（100 a）。这些增温趋势在空间上变化不大，但随时间并不是均匀变化的。在前两种排放情景下，21世纪前期的增温趋势明显强于后期，而在RCP85情景下，21世纪后期的增温趋势强于前期。
2014, 36(1): 48-55.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.006
摘要:
利用水龄理论的新方法，借助环境水动力学模型定量讨论了多年平均径流条件下长江河口径流和潮汐作用对河口水流输运时间的影响。研究给出了长江河口水流输运时间的时空格局：多年平均流量条件下，水流从徐六泾输出至河口（122.5°E）大约需要24 d，南、北槽分流口以上河段水流输运时间主要由径流控制，水流输运时间为8 d，向下至拦门沙滩顶水域由径流和潮汐共同控制，水龄为16 d，说明最大浑浊带区域的水流输运速度较上下游为慢，从一个侧面阐述了最大浑浊带区域水动力的特征；长江河口水流输运时间存在明显的层化现象，表底层相差最大值可达6 d。数值模拟试验结果表明长江河口的潮汐作用是影响河口水流输运时间的关键要素，河口巨大的进潮量增强河口水流交换能力并减小水流输运时间，从而显著影响随水体运动的物质输运格局。水流输运时间研究，不仅可以成功应用于河口水动力环境的量化研究，而且可以为泥沙输运及污染物输运等环境变化研究提供动力的基础。
利用水龄理论的新方法，借助环境水动力学模型定量讨论了多年平均径流条件下长江河口径流和潮汐作用对河口水流输运时间的影响。研究给出了长江河口水流输运时间的时空格局：多年平均流量条件下，水流从徐六泾输出至河口（122.5°E）大约需要24 d，南、北槽分流口以上河段水流输运时间主要由径流控制，水流输运时间为8 d，向下至拦门沙滩顶水域由径流和潮汐共同控制，水龄为16 d，说明最大浑浊带区域的水流输运速度较上下游为慢，从一个侧面阐述了最大浑浊带区域水动力的特征；长江河口水流输运时间存在明显的层化现象，表底层相差最大值可达6 d。数值模拟试验结果表明长江河口的潮汐作用是影响河口水流输运时间的关键要素，河口巨大的进潮量增强河口水流交换能力并减小水流输运时间，从而显著影响随水体运动的物质输运格局。水流输运时间研究，不仅可以成功应用于河口水动力环境的量化研究，而且可以为泥沙输运及污染物输运等环境变化研究提供动力的基础。
2014, 36(1): 56-64.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.007
摘要:
根据地震海啸产生的条件，结合渤海海域的地形特征、地质构造、地震学特征和历史地震及海啸记录对渤海海域潜在的地震海啸进行了数值模拟研究。分析了渤海可能引发地震海啸的震源区域，讨论了渤海发生海啸灾害的可能性。文中通过数值模拟再现了渤海历史上几次规模较大的地震事件可能引发的海啸情景，研究分析了可能的地震海啸在渤海及周边海域的传播过程及波动特征.地震海啸传播模型采用基于四叉树原理的自适应网格加密技术，有效解决了局部分辨率与计算效率之间的矛盾。数值计算包括地震海啸产生及传播过程。利用该模型对渤海潜在的地震海啸进行了数值计算，基于数值计算结果定量阐述了渤海海域潜在地震海啸对渤海局部岸段及北黄海沿岸的影响，给出了渤海可能地震海啸危险性划分；研究结果将为我国海啸危险性分析和海啸预警技术研究工作提供技术支持。
根据地震海啸产生的条件，结合渤海海域的地形特征、地质构造、地震学特征和历史地震及海啸记录对渤海海域潜在的地震海啸进行了数值模拟研究。分析了渤海可能引发地震海啸的震源区域，讨论了渤海发生海啸灾害的可能性。文中通过数值模拟再现了渤海历史上几次规模较大的地震事件可能引发的海啸情景，研究分析了可能的地震海啸在渤海及周边海域的传播过程及波动特征.地震海啸传播模型采用基于四叉树原理的自适应网格加密技术，有效解决了局部分辨率与计算效率之间的矛盾。数值计算包括地震海啸产生及传播过程。利用该模型对渤海潜在的地震海啸进行了数值计算，基于数值计算结果定量阐述了渤海海域潜在地震海啸对渤海局部岸段及北黄海沿岸的影响，给出了渤海可能地震海啸危险性划分；研究结果将为我国海啸危险性分析和海啸预警技术研究工作提供技术支持。
2014, 36(1): 65-71.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.008
摘要:
北冰洋中，低温低盐的上层水与高温高盐的大西洋水之间，广泛存在着稳定的双扩散阶梯。基于锚定剖面仪、冰基剖面仪和微结构剖面仪的数据，对温盐廓线中的阶梯进行研究，分析阶梯的热通量。固定跟踪了锚定剖面仪的3个阶梯，研究阶梯参数随时间的变化。发现由经验公式得出的上下两界面的热通量差，与混合层内热量的变化有较好的相关性。利用微结构剖面仪数据，计算阶梯界面通过分子热传导输送的热通量。当选取最大位温梯度时，算出的传导热通量与经验公式算出的热通量接近。因此，实验室研究得到的热通量经验公式，可以用于计算北冰洋双扩散阶梯的热通量。
北冰洋中，低温低盐的上层水与高温高盐的大西洋水之间，广泛存在着稳定的双扩散阶梯。基于锚定剖面仪、冰基剖面仪和微结构剖面仪的数据，对温盐廓线中的阶梯进行研究，分析阶梯的热通量。固定跟踪了锚定剖面仪的3个阶梯，研究阶梯参数随时间的变化。发现由经验公式得出的上下两界面的热通量差，与混合层内热量的变化有较好的相关性。利用微结构剖面仪数据，计算阶梯界面通过分子热传导输送的热通量。当选取最大位温梯度时，算出的传导热通量与经验公式算出的热通量接近。因此，实验室研究得到的热通量经验公式，可以用于计算北冰洋双扩散阶梯的热通量。
2014, 36(1): 72-85.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.009
摘要:
利用1951—2010年逐月的HadISST海表温度资料、SODA次表层海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等，对比分析了东太平洋（EP型）La Niña 和中太平洋（CP 型）La Niña的海气耦合特征在季节演变过程中的差异。EP La Niña海表温度异常中心在发展年夏季出现于南美沿岸，随后向西移动，盛期最大海表温度异常中心位于赤道东太平洋，而CP La Niña海温异常中心少动，基本维持在160°W附近，其强度更强，持续时间更长。受海温分布形态影响，热带大气对两类La Niña 的响应非常不同，成熟期间CP型在中太平洋偏旱的强度和范围比EP型大，且略偏西。发展年夏、秋季，北半球位势高度响应较弱；冬季，负PNA位相易伴随两类La Niña出现，但异常活动中心的位置和强度不同，在北大西洋其大气响应几乎相反，这些差异会引起显著不同的区域气候异常。
利用1951—2010年逐月的HadISST海表温度资料、SODA次表层海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等，对比分析了东太平洋（EP型）La Niña 和中太平洋（CP 型）La Niña的海气耦合特征在季节演变过程中的差异。EP La Niña海表温度异常中心在发展年夏季出现于南美沿岸，随后向西移动，盛期最大海表温度异常中心位于赤道东太平洋，而CP La Niña海温异常中心少动，基本维持在160°W附近，其强度更强，持续时间更长。受海温分布形态影响，热带大气对两类La Niña 的响应非常不同，成熟期间CP型在中太平洋偏旱的强度和范围比EP型大，且略偏西。发展年夏、秋季，北半球位势高度响应较弱；冬季，负PNA位相易伴随两类La Niña出现，但异常活动中心的位置和强度不同，在北大西洋其大气响应几乎相反，这些差异会引起显著不同的区域气候异常。
2014, 36(1): 86-97.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.010
摘要:
利用GODAS海洋温度资料、中国753站逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料讨论了前期夏季西太平洋暖池热含量异常对江南春雨的影响，并通过高低层环流异常解释了其可能过程和机制。研究结果表明：（1）前期夏季暖池区热含量影响春雨的敏感海区位于9°~16°N，150°~166°E，与春雨强度呈显著反相关，前期夏季关键区热含量的显著偏低是春雨异常偏多的强信号。（2）多雨年和少雨年大气环流差值场与夏季暖池热含量（取反号）回归的次年春季大气环流形态基本一致。低层菲律宾海异常反气旋西北侧的暖湿西南气流输送及江南地区高层辐散抽吸运动是造成春雨偏多的直接原因。（3）关键区热含量在前期夏季的异常偏低使低层异常反气旋在其西北侧触发生成，并在菲律宾海附近持续存在（前夏至当年春季），春季引导强盛的西南气流向江南输送水汽；同时，热含量异常偏低在我国大陆东部激发出高层异常气旋并持续维持（前秋至当年春季），导致春季西风急流轴异常南压，高层形成异常辐散中心，形成强烈的抽吸作用，导致江南春雨显著偏多。前夏热含量显著偏高引起江南春雨偏少的过程则与之相反。
利用GODAS海洋温度资料、中国753站逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料讨论了前期夏季西太平洋暖池热含量异常对江南春雨的影响，并通过高低层环流异常解释了其可能过程和机制。研究结果表明：（1）前期夏季暖池区热含量影响春雨的敏感海区位于9°~16°N，150°~166°E，与春雨强度呈显著反相关，前期夏季关键区热含量的显著偏低是春雨异常偏多的强信号。（2）多雨年和少雨年大气环流差值场与夏季暖池热含量（取反号）回归的次年春季大气环流形态基本一致。低层菲律宾海异常反气旋西北侧的暖湿西南气流输送及江南地区高层辐散抽吸运动是造成春雨偏多的直接原因。（3）关键区热含量在前期夏季的异常偏低使低层异常反气旋在其西北侧触发生成，并在菲律宾海附近持续存在（前夏至当年春季），春季引导强盛的西南气流向江南输送水汽；同时，热含量异常偏低在我国大陆东部激发出高层异常气旋并持续维持（前秋至当年春季），导致春季西风急流轴异常南压，高层形成异常辐散中心，形成强烈的抽吸作用，导致江南春雨显著偏多。前夏热含量显著偏高引起江南春雨偏少的过程则与之相反。
2014, 36(1): 98-108.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.011
摘要:
利用中国气象局整编的CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料，对2006年超强台风桑美（Saomai）在我国近海的突然增强过程进行诊断分析，结果表明：在Saomai突然增强过程中，总涡度收支在高层首先开始增加，接着中层涡度开始增加并逐渐向低层伸展，当高层涡度由增大转为减小，中低层涡度都转为增大时，Saomai趋于突然增强。在Saomai突然增强过程中，在对流层中低层，涡度平流项贡献最大，这与同期活动在西太平洋洋面上Saomai西侧的热带气旋宝霞（Bopha）有密切联系。进而利用中尺度模式WRF_ARW V 3.3进行数值模拟，结果表明：在Saomai西侧，Bopha的气旋性环流并入Saomai后，Bopha减弱而Saomai突然增强，Bopha残涡（remnant）正涡度带的卷入是Saomai在我国近海突然增强的重要原因。
利用中国气象局整编的CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料，对2006年超强台风桑美（Saomai）在我国近海的突然增强过程进行诊断分析，结果表明：在Saomai突然增强过程中，总涡度收支在高层首先开始增加，接着中层涡度开始增加并逐渐向低层伸展，当高层涡度由增大转为减小，中低层涡度都转为增大时，Saomai趋于突然增强。在Saomai突然增强过程中，在对流层中低层，涡度平流项贡献最大，这与同期活动在西太平洋洋面上Saomai西侧的热带气旋宝霞（Bopha）有密切联系。进而利用中尺度模式WRF_ARW V 3.3进行数值模拟，结果表明：在Saomai西侧，Bopha的气旋性环流并入Saomai后，Bopha减弱而Saomai突然增强，Bopha残涡（remnant）正涡度带的卷入是Saomai在我国近海突然增强的重要原因。
2014, 36(1): 109-118.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.012
摘要:
利用最优插值方法进行三维温盐场重构时，如何正确估算背景场误差协方差至关重要。针对背景场误差协方差主要取决于误差相关尺度的问题，本文提出了用中国东部海域及其附近海域的最新的高分辨率气候态数据进行斜压罗斯贝变形半径优化其误差相关尺度计算的研究方案和技术途径；对比分析了均一化相关尺度方案和法国ISAS系统尺度方案，讨论了变形半径对最优插值的影响。结果表明：均一化相关尺度方案的均方根误差小于ISAS方案，但温度场过于平滑，难以刻画一些重要的物理现象；相比而言，本文提出的基于变形半径的相关尺度方案在取2倍变形半径时，不仅均方根误差在各水平层较小，且温度场能够更好地刻画四国海盆海域涡旋及黑潮影响的温度场三维结构。由于实际海洋中各层物理过程的尺度存在差异，实际应用时各层的最优尺度设置也应有所不同。
利用最优插值方法进行三维温盐场重构时，如何正确估算背景场误差协方差至关重要。针对背景场误差协方差主要取决于误差相关尺度的问题，本文提出了用中国东部海域及其附近海域的最新的高分辨率气候态数据进行斜压罗斯贝变形半径优化其误差相关尺度计算的研究方案和技术途径；对比分析了均一化相关尺度方案和法国ISAS系统尺度方案，讨论了变形半径对最优插值的影响。结果表明：均一化相关尺度方案的均方根误差小于ISAS方案，但温度场过于平滑，难以刻画一些重要的物理现象；相比而言，本文提出的基于变形半径的相关尺度方案在取2倍变形半径时，不仅均方根误差在各水平层较小，且温度场能够更好地刻画四国海盆海域涡旋及黑潮影响的温度场三维结构。由于实际海洋中各层物理过程的尺度存在差异，实际应用时各层的最优尺度设置也应有所不同。
2014, 36(1): 119-125.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.013
摘要:
针对目前国内几款通用的声学地层剖面野外数据采集商业软件，分析探讨了国外软件在数据采集与存储中存在的几个关键缺陷，如GPS滞后、强能量反射同相轴相位与极性改变、深水数据采集存储等严重缺陷。为解决上述缺陷，作者以ChirpⅢ硬件系统为基础，分析国外商业软件缺陷产生的原因，并通过自主研发，提出了解决这些缺陷的方法。经野外实际工作测试，证实了文中所提方法的正确性与可靠性。
针对目前国内几款通用的声学地层剖面野外数据采集商业软件，分析探讨了国外软件在数据采集与存储中存在的几个关键缺陷，如GPS滞后、强能量反射同相轴相位与极性改变、深水数据采集存储等严重缺陷。为解决上述缺陷，作者以ChirpⅢ硬件系统为基础，分析国外商业软件缺陷产生的原因，并通过自主研发，提出了解决这些缺陷的方法。经野外实际工作测试，证实了文中所提方法的正确性与可靠性。
2014, 36(1): 126-130.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.01.014
摘要:
在验证良好的三维斜压潮流数学模型的基础上，将象山港划分成7个海区，以7种不同的溶解态保守性物质为示踪剂，建立对流-扩散型的海湾水交换数值模型，采用关联矩阵法来描述各区之间以及各区与外海之间的水交换特性。通过不同示踪剂的浓度分布，计算了15、30、45、60和80 d的水交换矩阵。由各时刻水交换矩阵可知，在象山港的7个子区中与湾外水的水交换速度最快的为Ⅰ区，最慢的为Ⅶ区。Ⅲ区（西沪港）、Ⅵ区（黄墩港）和Ⅶ区（铁港）内水体与湾外海水之间的水交换速度缓慢，但与区域外水体之间的交换速度要明显快于其他几个海区。从水交换矩阵可以看出西沪港、黄墩港和3个内港之间相互交换的海水量很小。
在验证良好的三维斜压潮流数学模型的基础上，将象山港划分成7个海区，以7种不同的溶解态保守性物质为示踪剂，建立对流-扩散型的海湾水交换数值模型，采用关联矩阵法来描述各区之间以及各区与外海之间的水交换特性。通过不同示踪剂的浓度分布，计算了15、30、45、60和80 d的水交换矩阵。由各时刻水交换矩阵可知，在象山港的7个子区中与湾外水的水交换速度最快的为Ⅰ区，最慢的为Ⅶ区。Ⅲ区（西沪港）、Ⅵ区（黄墩港）和Ⅶ区（铁港）内水体与湾外海水之间的水交换速度缓慢，但与区域外水体之间的交换速度要明显快于其他几个海区。从水交换矩阵可以看出西沪港、黄墩港和3个内港之间相互交换的海水量很小。
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