寿玮玮，宗海波*，丁平兴

(1.华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室，上海 200062)



夏季黄河入海径流对黄河口及附近海域环流影响的数值研究

寿玮玮1，宗海波1*，丁平兴1

(1.华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室，上海 200062)

摘要：基于区域海洋模式ROMS，建立了一个三维非线性斜压浅海模式，考虑了包括径流、风场、海面热交换以及黄渤海环流等因素，研究了夏季8月份黄河入海径流量对黄河口及附近海域环流结构的影响。数值实验较好地佐证了黄河冲淡水的“北偏”现象，并很好的体现了冲淡水对河口附近海域环流结构的影响。数值研究表明：黄河入海径流量对河口附近海域环流结构有显著影响，径流越大冲淡水向北-西北方向偏转越明显，同时流轴中心余流流速也显著增大；莱州湾顺时针环流受黄河入海径流影响显著，径流量越大越不利于该环流的发育和维持，而径流量越小环流越稳定；径流量越大导致河口附近海域表层余流加大，余流垂向梯度得到加强，底部补偿流增强，河口垂向环流越明显。

关键词：黄河；径流量；环流；数值研究

1引言

河流冲淡水输入作为河口动力学的一个重要内容，受到全球海洋科学领域的高度重视[1]。陆源淡水输入不仅对河口区的动力和生态环境产生显著影响，也会在更大范围内影响水体属性(如盐度和水团等)的空间分布，进而影响海水密度以及近岸或区域环流[1—2]。如密西西比河口，由于径流主要由3个不同方向的入海口入海，在不同的风场和墨西哥湾环流影响下，对河口附近环流有着明显不同的影响。在其西南入口附近海域，部分冲淡水在口门西北侧形成局地环流，其余部分向西沿陆架流动[3]；向南入海的冲淡水由于邻近陆坡而更易受到外海环流的影响而脱离陆架进入外海[4]。亚马孙河冲淡水出口门后主要向左偏转(南半球)，在巴西北部环流的影响下冲淡水逐渐脱离河口羽状流并使得河口局地涡流得到进一步加强，冲淡水能对3 500 km之外的热带大西洋水体密度和生物光学性质产生明显影响[5]。

渤海是我国最大的内海，近封闭且平均水深约18 m，内部水体更新缓慢[6—7]，主要依靠进出渤海海峡的区域环流与黄海进行水体交换。渤海是一个以潮占优的陆架浅海，潮流和海面风应力是影响渤海环流结构的主要因素。关于渤海的环流结构，我国学者已有大量的研究，包括对实测资料的分析[8—13]和数值模型的计算[14—27]。这些研究对理解渤海的环流结构作出了重要贡献，但由于渤海环流的复杂性和观测的相对缺乏，对渤海季节性环流结构的已有认知存在较大差异[11]。在对夏季莱州湾环流的描述中有的学者认为存在一个顺时针环流[12]，而也有学者认为存在一个逆时针环流[22]。在众多探讨渤海环流的研究中，主要侧重讨论风应力[14，18，21，24—25，27]，潮汐[11，17]以及海水热盐结构[16，18，26，28]对渤海环流的影响，但在对局部海域的环流进行模拟计算和描述中，鲜见讨论径流冲淡水对区域环流尤其是对河口附近海域环流的影响。吴德星等[29]从渤海淡水收支平衡角度出发，分析了降水、蒸发以及黄河入海径流量对渤海盐度上升的影响贡献，指出黄河冲淡水的锐减是导致渤海盐度整体升高的主要原因。吴德星等[28]对比分析了1958-2000年渤海夏季的温盐场差异，认为温度场差异不大而盐度场发生了根本性变异，并针对盐度场差异对渤海夏季环流进行了诊断计算，结果显示盐度场的变异显著改变了渤海夏季的环流结构。毕聪聪等[26]通过分析40年间渤海盐度分布，指出从20世纪80年代开始渤海盐度发生了显著变化，到90年代变化更显著，黄河口附近低盐度区接近消失，并通过数值计算说明了密度环流在渤海夏季环流中的重要性。

黄河是一条典型的季节性河流，是注入渤海的第一大河，其多年平均入海径流量占环渤海河流总入海径流量的60%以上，且径流量季节和年际变幅较大，自然入海径流量主要集中于夏季的7-8月。自从黄河水利委员会开始实施一年一度的调水调沙之后，黄河入海径流的年内分配更加集中，多年平均调水调沙期间入海径流量和输沙量分别占黄河年入海径流量和输沙量的约30%和44%[30]，而某些年份该期间的径流量(如2002年)和输沙量(如2007年)占全年总量高达55%和66%。巨量冲淡水的集中释放，不仅影响河流的物质输送，还会显著改变河口的水动力环境。为了深入了解在不同入海径流量作用下，黄河口及附近海域的环流特征及其变化规律，本研究建立了一个渤海三维非线性斜压环流模式，基于该三维环流模型对夏季黄河入海径流对河口区动力环境的影响进行了数值分析，这对于进一步研究黄河口及渤海的物质输运和分布、河口附近海域的动力沉积过程等具有一定的科学意义。

2模式设置与验证

2.1模式简介

本研究中数值模式采用的区域海洋模型ROMS(Regional Ocean Modelling System， http://www.myroms.org/)，是目前国际上最先进的海洋模型之一，被广泛应用于全球区域海洋多领域的研究。该模型水平方向使用正交曲线的Arakawa C网格，可以在近岸处加密网格，以更好地拟合陆地边界；垂向上采用地形拟合的可自由伸缩的非线性坐标系统，在海洋表底层可以局部加密以更好地刻画边界层内的过程[31]。

2.2模式设置

渤海环流模式计算区域和计算网格如图1所示。水深地形数据由海图数字化得到并校正至平均海平面，再插值到计算网格。模型在X方向的计算网格数为358个，分辨率320～2 340 m；Y方向的计算网格数为363个，分辨率540～2 140 m；垂向上分为10层，表底边界层进行适当加密。外海开边界设在122°E附近，模式利用8个分潮(M2，S2，K1，O1，N2，K2，P1，Q1)计算的水位和由全球模式HYCOM(http://hycom.org/)提供的水位、流速和温盐共同驱动，4个主要分潮的调和常数取自《渤海、黄海、东海海洋图集(水文)》[32]并根据附近沿岸站实测资料进行修正，其余4个分潮的调和常数由中国东部海域大区模型提供[33]；三维流速和温盐采用辐射边界条件并结合张弛逼近技术。为保证计算稳定性，强迫的边界条件都从零初始值开始逐步增加，模式积分时间为2006年5月1日至2013年12月31日，时间步长取60 s。经过3年多时间的积分，环流模式已达到稳定状态并取2010年夏季月份环流场进行分析。

模式中考虑环渤海6条主要河流的径流输入，河流入海位置见图1b箭头所示，径流数据均取自各年份《中国河流泥沙公报》中的月平均径流量和输沙量(http://www.mwr.gov.cn/)。温盐初始场数字化自图集[32]并插值到计算网格，流速和水位初始场都设为0。模式采用块体公式[34]计算海表面热通量和动量通量，计算所需的风速、短波和长波辐射、云量、海表面气温、气压、湿度以及蒸发和降雨数据取自欧洲中尺度气象预报中心(ECMWF)提供的再分析产品，数据集为3 h间隔，空间分辨率为(1/8)°。用于模式验证的海流数据来源于2006年11月至2013年4月间在渤海不同区域的现场观测，所用的仪器为ADCP或直读式海流计，温度和盐度采用CTD观测数据，模式验证时取与各观测站观测时间完全一致的模型运算结果来对比。

图1　渤海计算网格(a)及水深地形和站位布置图(b)Fig.1　Horizontal model grid (a) and bathymetry and stations (b)

图2　模式计算与实测潮汐振幅(a)和相位(b)的对比Fig.2　Comparisons of tidal amplitudes (a) and phases (b) between model results and measurements

2.3模式验证

首先是对渤海天文潮的率定检验，本文选取了环渤海11个验潮站(图1b)4个主要分潮的调和常数进行了对比(图2)，结果表明该模式对渤海天文潮的计算已达到较高的精度。在此基础上，设置了包括径流(含泥沙)、风应力、海表面热交换等外部条件的渤海环流模式。模式计算与实测海流之间的对比采用相关系数[CC，式(1)]、均方根误差[RMSE，式(2)]以及Skill Score[SS，式(3)][35]的方法来说明。本文选取了环渤海10个测站的多层位实测海流数据来验证模式计算流场，各站位具体位置参见图1b，表层和垂向平均流速验证结果列于表1。由表1可知，相关系数基本都在0.8～0.9之间，而Skill Score值亦显示模式流场计算结果达到了较高的精度。在温度和盐度大面分布合理的基础上，选取了渤海湾和金州湾共4个站点进行了验证，结果如图3所示。由图可知，除了C4站位由于太靠近岸边使得温盐有小幅偏差外，其余站位验证结果都很好，说明模式对温、盐场及斜压环流的计算可以得到较好的保证。

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表1　模式计算流速验证

图3　模式计算和观测表层(a-d)和底层(e-h)的温度和盐度对比Fig. 3　Comparisons of temperature and salinity of surface (a-d) and bottom (e-h) layer实线为计算值，点为观测值，红色代表盐度，黑色代表温度The dots indicate field data and the lines indicate model results， the red indicate salinity and the black indicate temperature

图4　渤海夏季表层(a)和底层(b)环流Fig.4　Distributions of surface (a) and bottom (b) circulation in the Bohai Sea图a中白色虚线为本文研究海域，黑色实线为文中所用典型断面The area in white dashed represents interested domain， the black line indicate vertical profile

图5　黄河口附近海域夏季表层(a)和底层(b)环流Fig.5　Distributions of surface (a) and bottom (b) circulation in the Huanghe River Estuary and adjacent waters

图6　断面B-B′处余流(a，东向流速为正、西向流速为负)和盐度(b)分布Fig.6　Vertical profile of residual currents (a) and salinity (b) along the section B-B′. Positive values represent east flow and negative ones for west flow

3结果与分析

渤海由于其所处特殊的地理位置，内部水交换和物质输运存在与其他开阔海域鲜明的差异，而环流是影响这种差异的主要因素。渤海的环流结构和形态，以及多年来的演变一直是我国海洋工作者关心和研究的课题。夏季是渤海区域的雨季，天然降水的大幅增加和人工调节的干预，使得入海径流尤其是黄河入海径流在时间上更加集中，对渤海特别是黄河口附近海域的流场会产生显著的影响。鉴于此，在上一节对模拟的渤海天文潮、温、盐场以及流场率定和检验的基础上，本节对模拟的渤海夏季环流，尤其对夏季黄河口附近海域的环流进行了分析。

3.1渤海夏季环流特征

图4所示为模拟的夏季(8月)渤海表层和底层环流。在夏季偏南风作用下，渤海表层环流具有明显的风海流性质(图4a)，最大流速约20 cm/s。渤海湾内表层环流由两个半环组成，流态上总体表现为南北进、中间出。辽东湾内表层环流受辽河和大辽河径流输入影响显著，尤其在西岸有一股较强的西南向沿岸流，东岸余流流向主要为西-西北向，整个海湾表现为一逆时针环流。渤海中部海域的表层环流表现为顺时针流动，而深度平均环流显示，中部海域被一个明显的顺时针环流所占据。渤海海峡东侧海水呈逆时针方向流动，海峡处从表层到底层都表现为“北进南出”的流动态势；“出流”主要集中于海峡表层中部，而“入流”则位于海峡北侧，且中下层较表层更显著(图4b)。渤海底层环流结构较为简单，主要表现为补偿流(图4b)，除海峡北侧整个海域余流流速普遍小于5 cm/s。从平面流态上来看，海峡处进入渤海的补偿流可以一直深入到渤海西岸，主流沿西岸北上进入辽东湾，剩余部分进入渤海湾；而通过海峡“北进”的流动主要沿辽东湾东岸北上。此外，黄河口北侧沿岸无论表层还是底层余流均指向西北，表明有部分黄河冲淡水进入渤海湾南部。上述渤海环流结构及特征基本与前人研究成果一致[8，11，18—20，28,37—38]，说明本文所建立的环流模式可靠，可为下文进一步研究黄河口附近海域环流提供保证。

3.2黄河口附近海域夏季环流特征

黄河口及附近海域局地环流如图5所示，该海域环流受黄河径流输入影响显著(图5a)。表层余流流向整体往东，口门附近最大流速可达20 cm/s；底层余流往西表现为补偿流，最大流速约10 cm/s。黄河冲淡水主流出口门后分为两支，一支向北-东北方向流动(下文称北支)，在38°N附近受到中部海域环流挤压转而向东成为整个渤海环流的重要组成部分；另一支在科氏力[39—40]及潮汐等作用下向南进入莱州湾(下文称南支)，随后转向东北从渤海海峡最南侧流出渤海。从平面分布来看，冲淡水形成的南、北分支在空间上形成相对平行的余流路径(图5a)，流路两侧和中间流速明显偏小。黄河口南侧及莱州湾水体受冲淡水影响形成相对低盐区，河口南侧存在一个顺时针涡环，同时在莱州湾南部形成一个扁平的顺时针环流。

断面B-B′处的月平均余流分布如图6a所示。由图可知，在距岸30～40 km和60～70 km处的上表层存在两个强余流中心，对比图5a可知，两个强余流中心与黄河冲淡水两个分支在断面上的流轴位置相对应，且北侧余流较南侧更强，最大流速可达13 cm/s。从断面流速分布来看，中、上层余流指向外海，平均流速约3～4 cm/s，下层余流以补偿流形式向莱州湾流动，平均流速小于1 cm/s。

图6b所示为断面B-B′处的月平均盐度分布。由图可知，黄河冲淡水对盐度的影响可以达到断面最北部。在水深12 m以浅海域，由于潮混合和涡动混合作用盐度垂向分布均匀；在水深14～18 m处形成明显的盐度跃层，跃层深度位于5～10 m水深处；水深超过18 m海域，黄河冲淡水对盐度的影响减至最弱，盐度垂向分布趋于均匀。此外，在距岸60 km处可见局部的低盐区，这是由黄河冲淡水出口门后的北支分量所形成。

4讨论

黄河是典型的季节性河流，流域降水随季节变化差异较大，6-9月为黄河流域雨季，降水集中且强度较大，加之黄河人工调水调沙的影响，入海径流更加集中，势必会对黄河口附近海域的盐度场及流场产生较大影响。为此，本文设置了如下数值实验，分别代表夏季黄河极大流量(实验1)和夏季典型枯水年入海流量(实验2)，讨论了不同入海径流量情况下冲淡水的转向以及黄河口附近海域环流结构对径流量的响应。为方便对比说明，下文称上一节运算结果为标准实验结果。

实验1： 8月份入海径流取近10年来调水调沙期间最大平均入海径流量3 800 m3/s，代表夏季黄河极大流量情况。

实验2： 8月份入海径流取近10年来同月份最小入海净流量200 m3/s，代表枯水年夏季黄河流量情况。

4.1环流结构的平面特征与差异

图7a，b所示为实验1情况下黄河口及附近海域表、底层盐度和余流场分布。由图可知，调水调沙入海径流量情况下(实验1)，表层余流(图7a)受黄河冲淡水影响显著，黄河口及附近海域环流形态与标准实验(图5)基本一致。但与标准实验(图5)结果对比发现，在调水调沙入海径流量情况下，黄河口及附近海域的整体环流结构并无太大改变，但表层环流在黄河口东北部与莱州湾中部有明显差异(图8a)，即径流量增加后冲淡水南北分支都得以加强，北支环流流态并无太大变化，但南支在到达莱州湾中部后转而向西的分量更加显著(图8a)，而流向外海部分较标准实验反而减小(图10a)，导致两者在环流流态上的差异在黄河口东北部和莱州湾中部各形成一个顺时针的环，余流量值差异最大可达10 cm/s。由图8b可知，不同黄河入海径流量对底层环流的影响较小，流场差异主要存在于黄河口和莱州湾中部，余流量值差异在1～3 cm/s。

图7c，d为实验2情况下表底层盐度和余流场。与实验1明显不同的是，冲淡水出口门后主流向南偏，北偏分量较小(图7c)。由图8c可知，实验2与标准实验的余流场差异在河口东侧形成一个大的逆时针环，表明与较大径流量相比，较小入海径流量情况下冲淡水更倾向于南偏，口门附近两者余流量值差异5～10 cm/s，莱州湾南部和东部余流差异基本在2 cm/s以下。底层余流流向与表层相反，表现为补偿流(图7d)，与标准实验结果相比两者差异较小(图8d)，黄河口东南侧余流差异2～5 cm/s，其余海域余流差异基本小于1 cm/s。

4.2环流结构的垂向特征与差异

图9a，c所示为实验1在断面B-B′(图4中断面)余流(a)和盐度(c)的垂向分布。由图可知，余流在断面南、北侧各形成一个高流速中心，这是由黄河冲淡水出口门后向北、向南偏转的两个分支所形成。在调水调沙入海径流量情况下(实验1)，断面北侧表层余流显著大于南侧，流速差值达到10 cm/s。表层余流显著大于底层余流，在深水区离底部约5 m范围内，余流以补偿流形式向黄河口流动(图7b，9a)，流速一般介于0～2 cm/s。与标准实验结果(图6)对比可知，当黄河入海径流量显著增加时，断面B-B′处北侧的表层余流明显增大而南侧却减小(图10a)，最大变化幅度在3～4 cm/s，5 m以深余流受径流变化影响较小，变化幅度小于0.5 cm/s。盐度受较大径流影响而有一定减小，在断面中北部形成相对低盐区，与北侧高流速中心基本一致(图9c)，且在5～10 m水深处形成显著的跃层，与标准实验相比盐度减小约0～2(图10c)。

图7　实验1(a， b)与实验2(c， d)情况下的表底层盐度和余流分布Fig.7　Distributions of residual currents and salinity near the estuary under the circumstances of experiment 1 (a， b) and experiment 2 (c， d)

图8　实验1(a， b)、实验2(c， d)与标准实验盐度和余流场差异分布Fig.8　Distributions of the differences of salinity and residual currents between experiment 1(a， b)/experiment 2 (c， d) and standard simulation

图9　实验1(a， c)和实验2(b， d)在断面B-B′处垂向余流(a， b)和盐度(c， d)分布Fig.9　Vertical profiles of residual currents (a， b) and salinity (c， d) at the section B-B′ under the circumstances of experiment 1 (a， c) and experiment 2 (b， d)

图10　实验1(a， c)和实验2(b， d)与标准实验在断面B-B′处垂向余流(a， b)和盐度(c， d)差异分布Fig.10　Vertical profiles of the differences of residual currents (a， b) and salinity (c， d) between experiment 1/ experiment 2 and standard simulation

实验2条件下断面B-B′处的余流和盐度垂向分布如图9b，d所示。在典型枯水年入海径流条件下，黄河冲淡水南北分支所形成的两个高流速中心依然存在，但与标准实验相比，北侧中心余流显著减小，而南侧中心余流却明显增加(图10b)，两流速中心的最大余流量值较为接近(图9b)。不同径流条件下断面余流差异主要位于5 m以浅的上表层水体，最大变化幅度在3～4 cm/s，对中层下水体余流场影响较小，流速差异小于0.5 cm/s(图10b)。底层余流表现为补偿流性质，余流流速显著小于表层(图7d，9b)。在实验2条件下，断面盐度垂向分布较为均匀，且由于入海径流较小导致断面B-B′处盐度较标准实验有所增加。

4.3径流对环流结构影响的原因分析

从上文分析可知，黄河入海径流对黄河口及附近海域的环流影响主要体现在：(1)对冲淡水的转向以及余流路径的影响；(2)对河口及附近海域环流结构的影响。

由4.1小节分析可知，不同的入海径流量对冲淡水的转向以及余流路径有显著的影响，进而影响黄河口附近海域的环流结构。文中不同入海径流量条件下，黄河冲淡水都发生了明显的南偏(图5a，7a，7c)，这是科氏力和水深地形共同作用的结果。从图中还可看出，冲淡水在到达莱州湾中部后向东北方向急剧偏转，主要是因为越往莱州湾南岸水深越浅，大量冲淡水的进入会造成湾顶臃水，加上岸线阻挡所产生的反作用力，导致冲淡水在莱州湾中部发生转向。但是，不同入海径流条件下冲淡水的转向也存在显著的差异。在标准实验(流量1 850 m3/s)和实验1(流量3 800 m3/s)条件下，冲淡水除了向南偏转外，还存在明显的北-东北向偏转(图5a，7a)，而在实验2(流量200 m3/s)条件下余流流速和盐度分布显示，冲淡水以向南偏转为主(图7c)，而北支顺河口轴线方向流动。此外，实验1条件下冲淡水向北扩展的势力较标准实验更强(图8a)。根据乐肯堂[41]以射形流理论为基础对河流冲淡水转向问题的理论探讨，以及朱兰部等[42]以黄河口海区调查资料对不同季节黄河冲淡水转向问题的研究，本文数值实验很好的佐证了上述理论和现状调查成果。

黄河冲淡水的转向在很大程度上决定了冲淡水余流路径，以及河口附近海域的环流形态，而入海径流量又是冲淡水转向的重要影响因素。因此，河流入海径流对河口附近海域的环流影响是显著的。对比实验1(图7a)和实验2(图7c)代表的两种极端入海径流量情况我们发现，在调水调沙入海径流量条件下，冲淡水南北分支主流在莱州湾东部至渤海海峡之间海域保持相对平行的流动，南北流轴之间余流明显偏小(图9a)，而在典型枯水年流量条件下，冲淡水南支向东北方向流动的趋势更强，在120°E处汇入北支主流，且南北流轴之间余流与主流差异较小(图9b)。

图11　实验1(a)和实验2(b)条件下莱州湾垂向平均环流场和盐度场Fig.11　Distributions of vertical integrated residual currents and salinity in situations of experiment 1 (a) and experiment 2 (b)

莱州湾位于黄河口东南侧，黄河入海径流在科氏力作用下向南偏转使得大量冲淡水进入莱州湾，因此，黄河冲淡水对莱州湾内的环流结构会有很大的影响。总体来说，莱州湾海域始终存在一个顺时针的环流，但不同入海径流对此环流形态有明显影响。对比实验1和实验2可知，入海径流量越大莱州湾顺时针环流越不显著，且环流位置离湾顶越近(图11a)；而径流量较小时，莱州湾顺时针环流反而更加清晰，环流占据整个莱州湾的中南部海域(图11b)。原因是因为在较大径流量情况下，大量冲淡水快速向莱州湾南岸扩展，使得莱州湾内水体产生臃水并被强大的冲淡水动能推向湾顶，不利于环流形态的维持；而在入海径流量较小情况下，莱州湾内水体运动更有利于环流的发展和维持。此外，入海径流量对莱州湾东部的局地逆时针涡环也有类似的影响。

黄河入海径流对河口垂向环流也有显著影响。从实验1(图7a)和实验2(图7c)表底层余流分布可清晰看到，入海径流量较大时整个海域表层余流明显偏大，同时底层补偿流亦有一定增加(图7b，7d)。对比两者在典型断面处余流的垂向分布(图9a，9b)我们看到，径流量较大时上表层余流流速显著增强且垂向梯度加大，底层流速亦有一定程度增强。大量冲淡水输入使得河口及附近海域盐度梯度增大(图9c)，导致水平方向上的密度梯度增加。根据式(4)表示的海洋“热成风”理论，淡水输入增加引起的密度梯度增加会使得水平流速的垂向梯度加大，表底层流速差异更加显著。因此，在河口附近海域冲淡水引起的表层流速增加时，底层补偿流也趋于增加。

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5结论

本文分析了在不同黄河入海径流量作用下，冲淡水主流的转向和运动特征以及河口及附近海域环流结构对入海径流量的响应，得到以下主要认识和结论：

(1)黄河入海径流量对冲淡水的转向有显著影响。当流量超过一定流量时冲淡水会发生明显的“北偏”，本文从数值计算的角度佐证了前人的理论和现状调查成果。

(2)黄河入海径流对黄河口东北部海域环流结构有显著影响。径流量较大情况下，冲淡水余流得到明显加强，反之，冲淡水余流较弱。

(3)黄河入海径流对莱州湾内环流有显著影响。径流量越大，莱州湾环流越弱且环流形态越难维持；反之当入海径流较小时，此环流更加稳定。

(4)黄河入海径流对河口附近海域的垂向环流影响显著。在较大入海径流作用下，上表层余流显著增强，余流和盐度垂向梯度加大，导致反向流动的底层补偿流也得到一定程度的加强。

致谢：中国海洋大学海底科学和探测技术教育部重点实验室的吴建政教授和朱龙海博士为本文提供了渤海部分海域的水深地形数据，特表诚挚谢意。华东师范大学超算中心及河口海岸学国家重点实验室为本文提供了计算资源，在此一并致谢。

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Numerical study of the circulation influenced by runoff input in the Huanghe (Yellow) River Estuary and adjacent waters in summer

Shou Weiwei1， Zong Haibo1， Ding Pingxing1

(1.StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200062，China)

Abstract:A 3-D nonlinear baroclinic ocean model based on Regional Ocean Modeling System (ROMS) has been set up， with the consideration of river discharge， wind， sea surface heat flux and regional ocean circulation to carry out numerical studies of the circulation pattern influenced by runoff input in the Huanghe (Yellow) River Estuary and adjacent waters in summer month of August. The numerical simulations confirm the viewpoint of northward rotation of Huanghe diluted water well， and present the effect of river discharge on circulation in the vicinity of Huanghe Estuary meanwhile. The numerical results show that Huanghe diluted water affects circulation in region of Huanghe Estuary significantly， and the residual speed markedly increased alone with the strengthened northerly rotation as the result of increasingly discharge. The circulation pattern in Laizhou Bay is under almost total controls of Huanghe runoff， and this local circulation is apt to develop and maintain with smaller order of magnitude of Huanghe discharge， vice versa. Surface residual currents tend to increase apparently with larger volume of diluted water， leading to enhanced vertical gradient of residual currents that can cause much stronger bottom flow and vertical circulation near river estuary．

Key words:Huanghe (Yellow) River; discharge; circulation; numerical study

收稿日期：2015-07-29；

修订日期：2015-12-08。

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目(41106074)；海洋公益性行业科研专项经费项目(200905007-3)。

作者简介：寿玮玮(1982-)，男，浙江省诸暨市人，博士研究生，主要从事河口近海动力学、河口近海水质数值模拟等研究。E-mail：shouweiwei@sina.com *通信作者：宗海波，助理研究员，主要从事河口近海动力学、河口近海水质数值模拟等研究。E-mail：hbzong@sklec.ecnu.edu.cn

中图分类号:P731.2

文献标志码：A

文章编号：0253-4193(2016)07-0001-13

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