多源数据方法融合,助力黄海南部上升流新机制的识别与分析

  近日,华东师范大学河口海岸全国重点实验室葛建忠研究员团队在黄海南部近岸洋流动力过程研究中取得重要进展。相关研究成果以Shifting Dynamics for Coastal Upwelling and Surface Cold Water Patch: A Synergy of HF-Radar, in-site Observation, Satellite, and Numerical Model为题,发表于地球科学国际权威期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。
 
研究背景 
  海洋流场是海洋环境的重要组成部分,显著影响着生态系统和人类活动,尤其在沿岸区域,其动力复杂且变化迅速,受到风场、潮汐、径流等多种因素共同作用。这种动力特性也导致了流场显著的三维结构。其中,能够垂向输送营养物质、污染物及沉积物的上升流,显著影响着局地水体特征乃至生态环境。除了Ekman输运引起的典型上升流外,风、地形叠加河口低盐羽流扩展与迁移等自然、动力要素也会综合影响上升流的形成、发展和消亡。作为上升流重要识别标志的海表冷水区,是营养物质重要的输送通道,也是支持区域生态动力系统并进行生态灾害防护的关键区域。本研究借助高频地波雷达(HF-Radar)高时空分辨率的探测能力,并综合海床基监测、卫星遥感、数值模型等多源数据与方法,识别并分析了南黄海区域上升流与表面冷水区的动态变化(图1),为海岸带资源管理、生态保护及工程建设提供理论支持。
 
图1. 研究区域和高频地波雷达、海床基联合监测示意
 
研究结果
  当沿岸风增强时,Ekman 输运触发的近岸上升流与表层冷水团同步增强,并促进了低盐羽流持续向外扩展;强劲的表层离岸流进一步削弱了陆坡区域地形所导致的上升流。当风力和低盐水羽扩展减弱时,表层离岸流随之减弱,双层环流结构难以维系,陡峭地形阻挡了底部海水向岸运动,并更易出现由地形诱发的上升流(图2)及离岸较远的孤立冷水团。本研究综合 HF-Radar、卫星 SST、坐底观测 ADCP 和高分辨率数值模型,系统揭示了风、地形及低盐羽流对上升流的综合作用。多源观测与模型互补扩展了多维信息,为深入解析中小尺度三维流动提供了可靠途径。上升流不仅是黄海南部的重要动力过程,也是深层高营养盐水体及其他物质重要的输运通道,广泛存在于全球其他典型海域,对海洋渔业、近海藻类爆发影响重大,本研究可提供多源数据综合下的上升流-冷水区动力识别监测和影响分析体系。
 
图2. 风、地形、低盐羽流共同作用下的上升流变化与机制
 
研究团队及资助 
  该论文第一作者为华东师范大学河口海岸全国重点实验室硕士生王玉琦,通讯作者为周在扬博士后,其他作者还包括自然资源部南通海洋中心曹兵正高级工程师、葛建忠研究员。本研究得到国家重点研发计划(2022YFE0117500),国家自然科学基金(42476160、42406161)、上海市海洋局科研项目(HHK-2023-06)资助。
 
文献信息
Y. Wang, Z. Zhou, B. Cao and J. Ge, (2025) "Shifting Dynamics for Coastal Upwelling and Surface Cold Water Patch: A Synergy of HF-Radar, in-site Observation, Satellite, and Numerical Model," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Doi: 10.1109/TGRS.2025.3559935.