台风影响下半封闭海湾潮滩与温排水耦合作用下的温度动态机制研究

本研究针对台风期间半封闭海湾热力学过程不明的问题，以象山港为例，构建了考虑潮滩-海-气热通量及温排水的FVCOM数值模型，揭示了台风通过改变潮滩淹没/暴露时间及热通量导致潮滩温度骤降9°C、逆转潮滩增温效应（降温0.8°C）的机制，为河口热环境调控提供理论支撑。

　　

在海岸带生态系统中，半封闭海湾因其独特的地理特征成为热力学研究的天然实验室。象山港、杭州湾等典型海湾不仅承载着密集的人类活动（如电厂温排水），还分布着广袤的潮间带滩涂——这些区域如同"温度调节器"，通过周期性的淹没-暴露过程参与海陆热量交换。然而，当台风这种极端天气事件来袭时，海湾的热力学平衡会被彻底打破：潮滩的"开关"节奏紊乱，温排水的扩散路径突变，最终导致整个海湾的热环境发生连锁反应。更棘手的是，现有研究多聚焦于常态天气，对台风这种"热力学搅局者"如何改写海湾温度剧本知之甚少。

针对这一科学盲区，中国的研究团队选择超强台风"利奇马"过境期间的象山港作为研究对象，在《Regional Studies in Marine Science》发表了突破性成果。他们开发了首个整合潮滩-海-气全界面热通量的FVCOM（Finite Volume Community Ocean Model）热力学模型，通过现场数据验证后，首次量化了台风期间潮滩从"加热器"到"冷却器"的角色反转效应。

关键技术方法
研究采用非结构网格海洋模型FVCOM构建三维热力学框架，创新性地耦合了潮滩热容差异（较海水低）和温排水输入模块。模型边界条件整合了台风风场（Cross-Scale Ocean Model）、潮汐强迫和热通量参数化方案，通过对比含/不含潮滩的模拟情景，解析各热源贡献率。现场观测数据来自布设在横山岛附近（图1b中K1点）的潮滩温度剖面仪和温盐深仪（CTD）。

研究结果

潮滩温度变异特征
台风期间潮滩温度呈现"上冷下暖"的垂直分布（图5a），表层温度最大降幅超9°C。这种突变源于台风缩短潮滩暴露时间（减少太阳辐射吸收）并增强潮滩-大气热交换，使得原本储存热量的潮滩转变为"散热片"。

温排水与潮滩的博弈
常态下温排水和潮滩共同增温海水，但台风通过两种途径削弱该效应：① 潮滩热贡献由正转负，导致近岸水体降温0.8°C；② 台风搅动增强垂向混合，使温排水热量更快散失。值得注意的是，这种削弱存在空间异质性——电厂附近区域因持续热输入仍保持温升。

海湾热收支重构
通过热预算分析发现，台风期间开放海域热量输入占比提升至62%，而潮滩贡献从+15%逆转为-8%。温排水的影响力相对增强，其温升效应可达潮滩的3倍，这揭示了人为热源在极端事件中的主导地位。

结论与意义
该研究破解了台风扰动下半封闭海湾热力学响应的"黑箱"：潮滩因暴露-淹没机制失调引发温度骤变，而温排水则因混合增强导致热影响范围收缩。这一发现不仅为海岸带灾害预警提供了新指标（如潮滩温度突变预警阈值），更启示管理者需重新评估台风季电厂温排水的生态风险——当自然冷却系统（潮滩）失效时，人为热源的调控更需精准化。模型框架可推广至全球15%具有类似地貌特征的河口，为应对气候变化下的极端天气热效应提供科学工具。