Process Study of Dry-Season Circulation in the Pearl River Estuary and Adjacent Coastal Waters using a Triple-Nested Coastal Circulation Model

摘要

The Pearl River Estuary (PRE) on the east coast of Guangdong Province in South China is a complicated hydrodynamic system affected by various forcing functions including tides, wind forcing, and sea surface heat and freshwater fluxes. The PRE also receives a large amount of freshwater runoff from the Pearl River through eight major river inlets. In this study, the three-dimensional circulation, hydrography, and associated temporal variability in the PRE and adjacent coastal waters during the dry season from December to March are examined using a triple-nested coastal ocean circulation modelling system based on the Princeton Ocean Model. Four numerical experiments are conducted by driving the triple-nested modelling system with different combinations of external forcing functions. Analysis of multi-year model results from the four experiments demonstrates that the estuarine plume in the dry season is close to the western shore of the PRE, mainly due to the combination of the low Pearl River discharge and the influence of the southwestward coastal current over the inner shelf of the northern South China Sea. Temperature and salinity inside the estuarine plume in the dry season are weakly stratified in the vertical, with large horizontal salinity gradients near the frontal zone of the plume. Baroclinic dynamics play a very important role in the plume, with the frontal circulation forced by the combination of wind, tides and the Pearl River discharge. In the offshore deep waters of the PRE during the dry season, vertical stratification in the top 15 m is weak and circulation can be approximated by barotropic dynamics forced by wind and tides.%[Traduit par la rédaction] L'estuaire du fleuve Perle (EFP) sur la côte est de la province de Guangdong, dans le sud de la Chine, est un réseau hydrodynamique complexe soumis à diverses fonctions de forçage, y compris les marées, le forçage par le vent et les flux de chaleur de la surface de la mer et d'eau douce. L'EFP reçoit aussi une grande quantité d'eau douce de ruissellement du fleuve Perle par le biais de huit affluents importants. Dans cette étude, nous examinons la circulation tridimensionnelle, l'hydrographie et la variabilité temporelle connexe dans l'EFP et les eaux côtières adjacentes durant la saison sèche de décembre à mars au moyen d'un système de modélisation de la circulation océanique côtière triplement imbriqué basé sur le modèle océanique de Princeton. Nous menons quatre expériences numériques en fournissant au système de modélisation triplement imbriqué différentes combinaisons de fonctions de forçage externe. L'analyse des résultats du modèle sur plusieurs années dans les quatre expériences démontre que le panache estuarien pendant la saison sèche est près du rivage ouest de l'EFP, surtout à cause de la combinaison du faible débit du fleuve Perle et de l'influence du courant côtier vers le sud-ouest sur la plate-forme interne du nord de la mer de Chine méridionale. La température et la salinité à l'intérieur du panache estuarien durant la saison sèche sont faiblement stratifiées dans la verticale, avec de forts gradients horizontaux de salinité près de la zone frontale du panache. La dynamique barocline joue un rôle très important dans le panache, où la circulation frontale est forcée par la combinaison du vent, des marées et du débit du fleuve Perle. Dans les eaux profondes extracôtières de l'EFP en saison sèche, la stratification verticale dans les 15 premiers mètres est faible et la circulation peut être approximée par la dynamique barotrope forcée par le vent et les marées.