Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Lực đẩy baroclin lực ngang tăng cường vận chuyển trầm tích từ vùng cạn vào kênh trong một cửa sông
Tóm tắt
Chúng tôi nghiên cứu động lực điều chỉnh việc trao đổi trầm tích giữa vùng cạn trong cửa sông và kênh dựa trên các đo đạc thực địa tại tám trạm trải dài theo ranh giới giữa kênh và các vùng cạn mở rộng ở phía đông Vịnh San Francisco. Địa điểm nghiên cứu có đặc điểm là độ sâu lòng sông đồng nhất theo chiều dọc và kênh thẳng, với ma sát quan trọng hơn sự tác động của lực Coriolis. Dữ liệu đã được thu thập trong 3 tuần vào mùa đông và 4 tuần vào cuối mùa hè năm 2009, nhằm ghi lại nhiều điều kiện thủy văn và khí tượng khác nhau. Vận chuyển trầm tích lớn nhất từ vùng cạn vào kênh xảy ra trong một cặp sự kiện gió mạnh vào cuối mùa hè, với gió hướng tây vượt quá 10 m/s trong hơn 24 giờ. Sự kết hợp giữa dòng chảy trở lại dẫn động bởi gió và tuần hoàn baroclin lực ngang đã gây ra sự vận chuyển này. Độ dốc mật độ ngang được tạo ra bởi sự khác biệt về nhiệt độ và nồng độ trầm tích lơ lửng (SSC). Trong các sự kiện gió, sự phân tầng mật độ dọc do SSC gây ra đã hạn chế sự khuếch tán hỗn loạn vào lúc triều thấp trong vùng cạn, làm tăng tiềm năng cho sự trao đổi hai lớp. Độ dốc mật độ ngang do nhiệt độ và SSC gây ra có cường độ tương đương với các độ dốc do độ mặn gây ra ở Vịnh phía Nam, được tạo ra bởi dòng nước ngọt theo mùa, nhưng ngắn hơn về thời gian. Trong điều kiện không có độ dốc mật độ ngang, lưu lượng trầm tích lơ lửng ở sườn kênh hướng về phía vùng cạn, cả vào mùa đông và trong các điều kiện gió biển mùa hè, cho thấy tầm quan trọng của việc trao đổi do baroclin điều khiển trong việc cung cấp trầm tích từ vùng cạn vào kênh ở Vịnh San Francisco và các hệ thống có đặc điểm lòng sông tương tự.
Từ khóa
#vận chuyển trầm tích #vùng cạn #kênh #cửa sông #dòng chảy baroclinTài liệu tham khảo
Brand, A., J.R. Lacy, K. Hsu, D. Hoover, S. Gladding, and M.T. Stacey. 2010. Wind-enhanced resuspension in the shallow waters of South San Francisco Bay: mechanisms and potential implications for cohesive sediment transport. Journal of Geophysical Research 115(11024). doi:10.1029/2010JC006172.
Cheng, R., and J. Gartner. 1985. Harmonic analysis of tides and tidal currents in South San Francisco Bay, California. Estuarine, Coastal, and Shelf Science 21: 57–74.
Collignon, A.G., and M.T. Stacey. 2012. Intratidal dynamics of fronts and lateral circulation at the shoal—channel interface in a partially stratified estuary. Journal of Physical Oceanography 42(5): 869–883. doi:10.1175/JPO-D-11-065.1.
Conomos, T.J., R.E. Smith, and J.W. Gartner. 1985. Environmental setting of San Francisco Bay. In Temporal dynamics of an estuary: San Francisco Bay, chap. 1, eds. J.E. Cloern and F.H. Nichols, 1–12. Dordrecht: W. Junk Publishers.
Csanady, G.T. 1973. Wind-induced barotropic motions in long lakes. Journal of Physical Oceanography 3(4): 429–438.
Deines, K.L. 1999. Backscatter estimation using broadband acoustic Doppler current profilers. In Proceeding of the IEEE 6th working conference on current measurements. 249–253. San Diego.
Friedrichs, C.T. 2011. Tidal flat morphodynamics: a synthesis. In Treatise on estuarine and coastal science, vol. 3, chap. 6, eds. J. Hansom and B. Flemming, 137–170. Amsterdam: Elsevier.
Fugate, D.C., C.T. Friedrichs, and L.P. Sanford. 2007. Lateral dynamics and associated transport of sediment in the upper reaches of a partially mixed estuary, Chesapeake Bay, USA. Continental Shelf Research 27(11): 679–698. doi:10.1016/j.csr.2006.11.012.
Gartner, J.W. 2004. Estimating suspended solids concentrations from backscatter intensity measured by acoustic Doppler current profiler in San Francisco Bay, California. Marine Geology 211: 169–187. doi:10.1016/j.margeo.2004.07.001.
Gross, E.S., J.R. Koseff, and S.G. Monismith. 1999. Three-dimensional salinity simulations of South San Francisco Bay. Journal of Hydraulic Engineering 125: 1199–1209.
Hoitink, A.J.F., and P. Hoekstra. 2005. Observations of suspended sediment from ADCP and OBS measurements in a mud-dominated environment. Coastal Engineering 52: 103–118. doi:10.1016/coastaleng.2004.09.005.
Huzzey, L.M., J.E. Cloern, and T.M. Powell. 1990. Episodic changes in lateral transport and phytoplankton distribution in South San Francisco Bay. Limnology and Oceanography 35(2): 472–478.
Kim, Y.H., and G. Voulgaris. 2003. Estimation of suspended sediment concentration in estuarine environments using acoustic backscatter from an ADCP. In Proceedings of the international conference on coastal sediments 2003. Clearwater.
Kranck, K., and T.G.Milligan. 1992. Characteristics of suspended particles at an 11-hour anchor station in San Francisco Bay. Journal of Geophysical Research 97(C7): 11,373–11,382.
Krone, R.B. 1979. Sedimentation in the San Francisco Bay system. In San Francisco Bay: the urbanized estuary, ed. T.J. Conomos, 85–96. San Francisco: Pacific Division of the American Association for the Advancement of Science.
Lacy, J.R., D.H. Schoellhamer, and J.R. Burau. 1996. Suspended-solids flux at a shallow-water site in South San Francisco Bay, California. In Proceedings, North American water and environment congress, June 23–28, 1996, ed. C.T. Bathala. New York: American Society of Civil Engineers.
Lacy, J.R., M.T. Stacey, J.R. Burau, and S.G. Monismith. 2003. The interaction of lateral baroclinic forcing and turbulence in an estuary. Journal of Geophysical Research 108(C3). doi:10.1029/2002JC001392.
Lerczak, J.A., and W.R. Geyer. 2004. Modeling the lateral circulation in straight, stratified estuaries. Journal of Physical Oceanography 34(6): 1410–1428.
Lucas, L.V., J.R. Koseff, S.G. Monismith, and J.K. Thompson. 2009. Shallow water processes govern system-wide phytoplankton dynamics: a modeling study. Journal of Marine Systems 75: 70–86. doi:10.1016/j.marsys.2008.07.011.
Madsen, O.S. 1994. Spectral wave-current bottom boundary layer flows. In In Proceedings of the 24th international conference on coastal engineering, 384–398. ASCE.
Pond, S., and G.L. Pickard. 1983. Introductory dynamical oceanography. Oxford: Butterworth-Heinemann Ltd.
Powell, T.M., J.E. Cloern, and L.M. Huzzey. 1989. Spatial and temporal variability in South San Francisco Bay (USA). I. Distributions of salinity, suspended sediments, and phytoplankton biomass and productivity. Estuarine, Coastal, and Shelf Science 28: 583–597.
Ralston, D.K., W.R. Geyer, and J.C. Warner. 2012. Bathymetric controls on sediment transport in the Hudson River estuary: lateral asymmetry and frontal trapping. Journal of Geophysical Research 117(C10013). doi:10.1029/2012JC008124.
Schoellhamer, D.H. 1996. Factors affecting suspended-solids concentrations in South San Francisco Bay, California. Journal of Geophysical Research 101(C5): 12087–12095.
Scully, M.E., and C.T. Friedrichs. 2007. Sediment pumping by tidal asymmetry in a partially mixed estuary. Journal of Geophysical Research 112(C07028). doi:10.1029/2006JC003784.
Shellenbarger, G.G., S.A. Wright, and D.H. Schoellhamer. 2013. A sediment budget for the southern reach in San Francisco Bay, CA: implications for habitat restoration. Marine Geology. doi:10.1016/j.margeo.2013.05.007.
Simpson, J.H., J. Brown, J. Matthews, and G. Allen. 1990. Tidal straining, density currents, and stirring in the control of estuarine stratification. Estuaries 13(2): 125–132.
Sommerfield, C.K., and K.C. Wong. 2011. Mechanisms of sediment flux and turbidity maintenance in the Delaware Estuary. Journal of Geophysical Research 116(C01005). doi:10.1029/2010JC006462.
Thompson, J.K., J.R. Koseff, S.G. Monismith, and L.V. Lucas. 2008. Shallow water processes govern system-wide phytoplankton dynamics: a field study. Journal of Marine Systems 74: 153–166. doi:10.1016/j.marsys.2007.12.006.
Urick, R.J. 1967. Principles of underwater sound for engineers. New York: McGraw-Hill.
Valle-Levinson, A, C. Reyes, and R. Sanay. 2003. Effects of bathymetry, friction, and rotation on estuary-ocean exchange. Journal of Physical Oceanography 33(11): 2375–2393.
Wall, G., E. Nystrom, and S. Litten. 2006. Use of an ADCP to compute suspended-sediment discharge in the tidal Hudson River, New York. Scientific investigations report 2006-5055. Reston: U.S. Geological Survey.
Walters, R.A. 1982. Low-frequency variations in sea level and currents in South San Francisco Bay. Journal of Physical Oceanography 12(7): 658–668.
Walters, R.A., R.T. Cheng, and T.J. Conomos. 1985. Time scales of circulation and mixing processes of San Francisco Bay waters. In Temporal dynamics of an estuary: San Francisco Bay, chap 2, eds. J.E. Cloern and F.H. Nichols, 13–36. Dordrecht: W. Junk Publishers.
Wong, K.-C. 1994. On the nature of transverse variability in a coastal plain estuary. Journal of Geophysical Research 99(C7): 14,209–14,222.