研究     

物理动力学是泥沙运移、污染物扩散和生态系统的基本过程。沿海和河口动力学涉及多种过程，因为沿海海洋受到潮汐、淡水输入和大气强迫的影响。由于显著的淡水输入，沿海和河口水域的典型特征是强烈的盐度梯度，这促使底部水从高盐度向低盐度移动。

在这个实验室里，我们试图了解海岸和河口过程如何对不同的强迫、气候变化、海平面上升和极端天气事件做出反应。

（图源：Danial Khojasteh et al. 2021）

由于密度不同，海洋的不同部分是动态分离的。然而，陆架与深海、河口与陆架之间的交叉交换一直在发生，并在一定条件下会强烈加剧。例如，在夏季，当风吹向上游（从墨西哥到最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台海岸）时，上升流可能发生在墨西哥湾西部。当环流涡流（来自环流，墨西哥湾流的一部分）挤压到大陆架断裂上时，它会释放出温水并影响大陆架断裂处的斜压稳定性，导致急性跨大陆架交换。移动到内部大陆架，由于内部和外部大陆架电流之间的速度剪切，跨大陆架交换更加动态。

气候变暖是如何影响跨大陆架交换的？

这种变化如何影响海岸物质，如营养物质、污染物和沉积物？

图：墨西哥湾的主要洋流。在大陆架内部，非夏季的大陆架下流持续存在。在陆架的边缘，一个顺时针方向的洋流是由海湾中部较温暖和较轻的水施加的地转平衡产生的。

图源：https://flowergarden.noaa.gov/about/naturalsetting.html

沿海污染物的释放，如过量的营养物质、微塑料、石化化合物和汞，影响了水质和生态系统。它们的运输和命运在很大程度上受基本物理动力学和生物地球化学性质的控制。污染物通常被视为粒子，它们的传输是尊龙凯时APP通过粒子跟踪模型和流体动力学模型的耦合来模拟的。我们的团队正在积极开发粒子跟踪模型（可在https://github.com/JiabiDu/ptrack_schism上获得），该模型不仅可以用于污染物，还可以用于有害的藻华和鱼类幼虫。

图：动画显示了飓风哈维（2017年）期间和之后释放的污染物是如何被运输到海上和最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台州海岸的。模型结果突出了淡水脉冲峰值后强烈的离岸运动（~100km）和峰值后释放的污染物滞留时间较长（黄点和红点）。不同的发布日期用不同的颜色标注。进入加尔维斯顿湾的总河流流量显示在左上角的子集中。

洪水是沿海社区的一个主要问题。随着海平面上升和更强烈的降水事件，洪水风险也会增加。洪水可以由多种过程引起，包括潮汐、风暴潮、淡水径流和降水。我们把由多种过程引起的驱油称为复合驱。在数值模型中模拟复合洪水面临的挑战包括：1)在低洼地区增加大量网格单元时的计算效率；2)在陆地上使用恒定分辨率的传统网格堵塞小河流/小溪通道；3)潮汐与河流径流的相互作用；4)深海动力学的斜压影响。

图：模拟哈维飓风期间洪水的高分辨率模型。（来自Huang et al. 2021 -海洋模型）

沿海水域的生物地球化学建模涉及使用数学和计算工具来模拟沿海生态系统中生物、化学和物理过程之间的相互作用。这些模型帮助科学家了解和预测营养物质、有机物质和污染物如何在沿海环境中循环，包括河口、泻湖和沿海大陆架。

生物地球化学模型的主要组成部分包括：

1. 生物过程：包括浮游植物、浮游动物和其他生物的生长和腐烂，以及它们彼此之间和环境之间的相互作用。

2. 化学过程：这包括水和沉积物中营养物质（如氮和磷）、氧和其他化学物质的转化和运动。

3. 物理过程：这包括水的运动（如水流、潮汐）及其对生物和化学成分的分布和混合的影响。

尊龙凯时APP通过整合这些过程，生物地球化学模型可以深入了解藻华、氧气消耗以及人类活动（如农业和污染）对沿海健康的影响等现象。它们是管理沿海资源、预测环境变化和支持这些关键地区可持续发展的宝贵工具。