北部湾物理海洋学发展前沿

陈波

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研究员，广西近海海洋环境科学重点实验室，《广西科学》编委

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海洋中的物理现象和过程具有随机性，故常应用概率统计和随机过程的理论，对现场观测的数据进行分析和处理。

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物理海洋学是运用物理学的观点和方法研究海洋中的物质交换、动量交换、能量的交换和转换的 一个重要学科。

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其研究内容为海洋环流（海-气相互作用）、海洋热盐结构、海水宏观运动、海洋湍流、物质输运5个主要方面。

其研究方法是运用流体动力学和热力学的原理，对一些理想化的或经过简化的问题，通过解析求解进行模式化研究；对于比较复杂的问题，则借助于计算机进行数值模拟求解；除了解析和数值的求解手段外，还可通过模型试验进行研究。

由于海洋中的物理现象和过程具有随机性，故常应用概率统计和随机过程的理论，对现场观测的数据进行分析和处理。

海洋环流是物理海洋学研究内容的一个重要组成部分。

海洋环流运动对海域物质输运和扩散起着关键作用，尤其是河口、港湾及其沿岸区域，直接关系到近海海洋的生态平衡以及海洋环境污染净化等问题。

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沿海污染主要来源于通过河流或者排污口进入海域的陆源污染物，其输移扩散主要受近海海域的水动力所控制，尤其是余流场。

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通过构建基于近海局部精细化三维斜压模型是当今物理海洋学最为先进的硏究手段之一，以数模作为先导；有针对性设置观测站位和观测项目，将观测结果作为数模检验的依据，同时不断修正计算模型。只有通过数模为先导、观测为验证相结合的研究方法，才能真实地了解北部湾环流运动形态。

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北部湾由于跨国的原因，开展覆盖全海湾的研究水文、生物、化学等海洋调查非常困难，至今也只有20世纪60年代初的两次“中越北部湾合作海洋综合调查”。

然而，时隔半个多世纪之后的今天，只有60年前中越二次联合调查的研究结果显然是不够的。

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2006年，广西积极配合国家组织开展北部湾近海海洋综合调查与评价（简称“908”调查）。尽管此次调查海域只有中越联合调查的一半，但是“908”调查做出的贡献却是显著的，其调查结果让我们在半个世纪后，再一次看到北部湾北部的水文、生物、 地质和化学特征的半个面貌。

虽然中越之间再一次携手联合调查北部湾的契机还没有出现，但是可以通过数模方法了解另一半；通过中方海域调查结果，用数模作为纽带将两半海域联系在一起也是可能的。

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根据模型的计算结果揭示环流状况与近岸污染物输运扩散的关系，揭示沿岸污染物质输移扩散的动力机制，为北部湾海洋生态环境保护、海洋工程开发、渔业生产发展需要提供科学依据。

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所以，开展物理海洋学研究工作具有重要意义。

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广西近海海洋环境科学重点实验室筹建于2008年，2010年12月成为省级重点实验室培育基地， 2013年3月通过广西壮族自治区科技厅验收，被正式认定为广西省级重点实验室。

实验室研究定位：围绕广西北部湾经济区发展对近海海洋环境研究的迫切需求，瞄准近海海洋环境学科国际发展前沿，以 广西主要入海河口、港湾及近海为研究基地，发挥实验室多学科交叉渗透、综合的优势，以近海海洋动力过程与环境变异、海洋环境变化与生态效应、海洋环境安全与灾害防护为研究方向，开展北部湾北部海域的物理过程、化学过程、生态过程以及这些过程间相互作用的基础研究和应用研究，丰富和发展具有区域特色的近海海洋环境学科理论体系，为广西沿海地区资源幵发、重大工程建设、环境保护及社会经济的可持续发展服务。

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实验室经过近10年的建设，已经发展成为广西一支活跃在近海环境动力学、生态动力学方面不可替代的研究力量，在北部湾北部环流形成机制、琼州海峡水西向输运对北部湾的影响、近岸风暴潮增减水变化机制以及服务广西向海经济等方面取得多项创新性研究成果。

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北部湾周边有大小河流300多条注入湾内。沿岸众多河流每年携带大量的营养盐、有机质进入海 湾，加之海湾受沿岸水和来自湾口的混合水影响，海洋生物种类众多，水产资源丰富，是我国著名的渔场。

随着广西沿海开发建设项目增多，各种污染物入海排放量逐步加大，沿岸海水污染加剧。而这些问题的解决，除去加强环境管理和资源保护之外，还依赖于对该海域水动力环境的了解和掌握程度。

广西沿岸的海岸线蜿蜒曲折，海湾众多，岛礁密布，河流、浅滩、水道交错，构成了各自独特的地理环境单元。

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而在以往的研究中大多采用有限差分方法对岸线进行拟合，效果较差，无法很好地体现沿海岸线曲折和岛屿、浅滩众多的特点。

因此，结合广西海岸地形复杂的实际情况，采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式，构建北部湾北部三维斜压数值模型,利用精细化网格来模拟计算广西沿海的潮汐、潮流特征以及环流状况，有针对性对广西近海区域建立局部的精细模型分析环流结构及其特征， 并考虑沿岸入海径流影响等因素，在准确模拟北部湾北部近海海洋潮流和余流特征的基础上，采用有限差分方法对岸线进行拟合，进一步针对广西近海建立局部的精细模型分析潮流和余流特征及环流结构。

以此为基础深入分析沿岸污染物质输移扩散特征，找出沿岸的污染物质输移扩散动力原因，将是我们物理海洋学今后努力的方向之一。

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