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学
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第 19 卷
100 km , 时间尺度 30 个潮周期过程的河口和沿海区域 .模型计算的变量包括流速三维分量 , 温度 ,盐度 ,湍 流动能和湍流混合长度 .其主要特征包括 : 适用于真实的岸线和真实的底地形的平面正交曲线坐标和垂向 σ
坐标系 ; 提供较为真实垂向混合过程的湍流封闭模式 ; 采用分裂算子技术 , 分别计算体积输运和垂向速度剪切 等 .模型方程和数值解法等可参考文献 [ 6 ] .ECOM 模型在研究河口和浅海动力学上有着悠久的历史 , 在程序 的编写上也具有良好的模块化特点 , 便于本研究中生态动力模块的插入 . 生态模型主要模拟各生态因子的生物化学转化过程 , 以子模块的形式链接入水动力模型 , 与三维斜压水动力模 式联立运行 , 二者采用相同的空间网格和时间步长 .水动 力模式为生态模式提供物理参数 , 但生态模式并不反馈于 水动力模式 .本研究使用的生态模型源于 Tett1990 年基于 氮限制的 C2N 浮游生物2碎屑物模型 , 其源代码由欧盟于 1990 - 1998 年研发的大型沿岸与陆架海区多目标三维数值 模型 COHERENS 中开发 .根据珠江河口为营养元素磷限 制的特点 , 本文将模型发展为浮动最小因子限制的 C2N2P 模型 .模型主要特点有 : 使用一个 "微型浮游生物箱"概 括所有 < 200 μ 的微型浮游有机体 , 从而简化了微生物 m 链发生的复杂生物过程 , 由于该量级的微型生物周转率 ( 011/ d) 远小于模拟时间 , 不会对模拟精度造成影响 ; 基 于浮游植物细胞的营养盐比例变化决定了营养盐的吸收和 生长速率的观点 , 以微型浮游植物和碎屑物质的营养元素 与碳的比例为参数来控制生物过程的进行速率[7 ] .模型概
( 2)
O B O NO O C O NH
图1 生态模块的生化转化过程示意
Fig11 Schematic biological processes of the biological model
NH
念结构如图 1 所示 .
生态模型模拟的物理输送 ,化学和生物过程的数学表达通式为 5Ψ _ Ψ 5Ψ ω 5Ψ 5 5Ψ 5 5Ψ 5 5Ψ Ψ ( 1) +V + W + s K A + A = p ( Ψ) - S ( Ψ) 5t 5z 5z 5z H 5z 5x H 5x 5y H 5y Ψ 式中 为各项生态模型变量 ; 左边第 1 项为时变项 ; 第 2 ,3 项为水平和垂直方向的对流项 , 第 4 项为垂向 Ψ "非物理沉降项" 即有机生物体自身的沉降调整 ; ω 由与有机生物体营养元素含量比例有关的经验公式决 , s 定 ; 第 5 ,6 ,7 项为垂直和水平方向上的扩散项 ; 右边第 1 项为所有正的增加 "源"项 ; 第 2 项为所有负的消 耗 "汇"项 . 溶解氧的生化过程可表示为 NO N NH C β( O) = ( O qBμ + O qNO · u - O qCe G) B - O qNH · Hr · S - O qC ·rC γ 式中 O ,B , S , C 分别代表变量溶解氧 ,浮游生物碳 ,铵态氮和碎屑碳 ; q ,q ,q ,q 分别为浮游生 物生长 ,营养盐吸收 ,碎屑物质呼吸以及硝化过程中光合作用减去呼吸作用的氧净生成率 ; μ 为浮游生物生长 率 ; NO u 为硝态氮的吸收率 ; γ 为浮游生物碳 ,氮 ,磷遭中型浮游动物捕食后被同化的比例 ; e 为被同化后的氮 立刻经代谢以氨氮形式排泄出来的比例 ; G 为中型浮游动物的捕食压 ; NH r 为硝化作用率 ; Cr 为碎屑态碳的再矿 化过程 [ 8 ] , 在本模拟中参照前人的经验进行取值[ 9 , 10 ] . 化率 .其余生态变量的生化转化过程见表 1 .各状态参数参与的生长 ,吸收 ,再矿化 ,硝化等过程均为次网格 鸡啼门水域 ,黄茅海 ,大鹏湾 ,大亚湾和南海 50 m 以浅水域 ( 图 2) .模型采用正交曲线坐标 , 研究范围在水平 方向上分为 100 × 网格 , 最小网格在东四口门处 , 网距 500 m , 从口门向外海网距逐渐增大 , 最大网格在陆 100
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模型的应用范围为东经 113° ′ 115° ′ 北纬 21° ′ 23° ′ 模拟范围包括伶仃洋水域 ,磨刀门水域 , 00 ～ 06 , 25 ～ 01 ,

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