北部湾是地处中国南海西北部陆架浅海，平均水深约40 m，为半封闭的内陆海湾。区内属于亚热带气候，终年受东亚季风影响，热带气旋及台风活动尤为频繁。据统计^[1-3]，在1950—2020年共71年内，影响北部湾的热带气旋(台风)总数高达337个，年均4.74个。台风过境可引发广西沿岸发生显著的风暴潮增水。仅2013—2015年在广西沿岸台风风暴潮增水大于1.5 m以上的就有2次，2014年7月超强台风“威马逊”的登陆引发了增水超过1.65 m，为历年之最^[3]。频发的台风活动对区内沿海的物质输运、污染物扩散以及生态环境等也有着重要的影响，特别是台风激发的风暴射流可导致流速在较短的时间内使得海水流速增强，对北部湾沿岸的物质输运有着重要贡献^[4-5]。

风暴射流，又称为风暴流或风暴潮流等，是台风期间过境余流突然增强的现象，流速强度可达~1 m/s，发生区域并仅限于近岸一定的宽度^[4-6]。受制于观测资料匮乏，对于近岸风暴射流的研究较为有限。Hirose等^[7]通过数值模拟发现强风尤其是台风过境，是日本海突然发生较强的沿岸流(称为Kyucho)的主要原因，季节性分层的存在是表层流强化的必要条件，沿岸流与岸线地形间的相互作用是诱发下游涡旋的关键因素。Allen^[8-9]也将风生海流与水位梯度所导致的正压流动的共同作用命名为“射流”(Jet)，但该射流主要指在非台风条件下近海对于瞬时风应力的响应而产生的，通过锋生次级环流、相对涡度Ekman输运的非线性影响以及次中尺度不稳定性等机制，在射流区域内多存在着活跃的上升流与下降流^[10]。国内的研究多聚焦在台风风暴潮导致的水位变化，对风暴射流的动力学层面的讨论较为有限，多将其归结为强风背景下的风生海流，在台风强大的风场作用下局地天文潮流场发生改变，使得流速更多地显示为风暴海流流场的特征^[11]。高大鲁等^[12]、马永贵等^[13]、张骞等^[14]指出，台风过境也会诱发强烈的近惯性振荡，近惯性内波主导了上层海水运动，造成海流的迅速增强。

琼州海峡地处海南岛与雷州半岛之间，是连接粤西与北部湾海域的关键通道。Shi等^[15-17]指出，琼州海峡内存在终年自东向西的水体输运，其流量在冬季约为0.2~0.4 Sv，夏季为0.1 ~0.2 Sv。俎婷婷^[18]的研究表明，琼州海峡内0.1 Sv的西向输运会使得在北部湾湾顶的环流出现逆时针弯曲，并伴随越南沿岸流增强的现象。这些研究大多集中于季节内的变化，而对于台风期间的瞬时响应变化的相关研究较少。吕蒙等^[19]计算了2013年6—8月琼州海峡余流通量，发现在台风到来前，琼州海峡会存在较强的余流通量，这与陆架波的堆积作用有关，但并未对该余流通量进入北部湾后的情况及其与风暴射流间的关系进行探讨。

强台风“纳沙”于2011年09月24日08时在西北太平洋洋面上生成，3天后首次在菲律宾登陆，并于09月29日14时30分前后以强台风在海南省文昌市登陆，21时15分左右以台风级别在广东省徐闻县再次登陆，登陆时中心风力12级；之后向西移动进入北部湾沿海，并于09月30日上午11时30分在越南北部广宁沿海登陆；09月30日20时后在越南北部减弱为热带低压，之后强度继续减弱直至完全消散。“纳沙”台风的到来，给广西沿海带来了11~14级大风，造成防城港市局部降水量达332 mm^[4]。

本文通过分析“纳沙”台风期间在白龙尾海域的观测资料，同时采用了美国马萨诸塞大学海洋科技研究院和伍兹霍尔海洋研究所联合开发的有限体积海岸海洋模型FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)^[20-22]，构建了“纳沙”台风期间北部湾斜压流场数值模型，对2011年“纳沙”台风个例进行了数值诊断，揭示了风暴射流时空变化特征，并对北部湾沿岸风暴射流的产生机制、与琼州海峡西向流响应变化的关系进行了探讨。

1 数据与模型设置 1.1 观测资料

本文采用了郑斌鑫等^[23]于2011年在白龙尾以南T5站处(见图 1)的ADCP海流观测数据，并结合T5站附近白龙尾台站潮位仪的水位数据，所有数据首先进行了必要的质量控制，之后将实测海流资料用仪器自带软件先进行高频滤波，然后将所得海流分解为向东、向北的分量，再通过Lanczos余弦滤波器进行截断频率为1/25 Hz的低通滤波^[23]，最后将所得到的海流分量通过t_tide进行潮流调和分析得到余流。

1.2 模型介绍

本文采用的FVCOM数值模型，在水平方向上主要基于无结构的三角网格进行离散与数值求解，其最大的优势是能够较好的拟合不规则的岸线与岛屿^[20-22]。本文的模型计算区域如图 2所示，主要位于南海北部海域(105°E—113°E，15°N—22°N)，模型水平分辨率在北部湾最高为300 m，在琼州海峡为1.5 km，在开边界附近为18 km。模型计算区域在水平方向共有35 064个节点，75 006个三角形单元，垂向分为11个σ层，开边界共有51个节点，能够满足北部湾区域的高精度计算要求。

模型采用的岸线来自美国国家海洋和大气局(NOAA，National Oceanic and Atmospheric Administration)通过SMS软件并结合海图资料进行订正调整，得到更为准确的岸线。所使用的水深数据来自海洋通用海深曲线图(GEBCO, General Bathymetric Chart of the Oceans)，并采用了最新发布的GEBCO_2020 Grid全球水深产品。GEBCO_2020 Grid是一个连续的全球海洋与陆地地形模型，空间分辨率为15(″)×15(″)，本文选取了其在南海北部的水深数据作为模型水深。通过采用以上两种高精度的岸线与水深数据，能够更好地反映模型计算区域的地形分布特征。

1.3 开边界条件与初始条件设置

模型开边界的调和常数来自OTIS的中国海海区数据^[24]，通过TMD工具箱提取了O₁, P₁, K₁, Q₁, M₂, S₂, N₂, K₂, M₄九个分潮的调和常数，并在matlab中通过t_tide工具箱预报了2010年01月01日0点到2011年12月31日23点、时间间隔为1 h的潮位数据，并将其插值到开边界上。开边界的温盐场与流场采用HYCOM 2010—2011年分辨率为(1/12)°的日均全球同化资料，通过双线性插值将其先插值成1 h后再插值到模型开边界上。模型初始温盐场采用HYCOM 2010年01月01日分辨率为(1/12)°的全球同化温盐资料，通过双线性插值将其插值到模型网格。

风场数据与气压场数据来自于欧洲中期天气预报中心(ECMWF，European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)提供的第五代再分析数据ERA5的10 m高度风场和海平面气压场(SLP)作为模型的风场和气压场的外强迫，数据的时间分辨率为1 h，空间分辨率为0.25(°)×0.25(°)，表面热通量主要通过模型计算。台风信息以及台风路径资料来源于温州台风网与中国天气网。径流数据采用高劲松^[25]的广西六大入海河流以及越南红河的气候态径流数据，通过双线性插值将数据插值为2010—2011年的月均径流数据，并将其插值到模型网格边缘处。

模型共进行三次实验，其中实验一仅使用潮汐强迫，主要通过模拟潮汐潮流变化验证模型的准确性。实验二为对台风“纳沙”进入北部湾变化的模拟实验，在开边界使用了潮汐与流场强迫，外强迫使用了风场与气压场。实验三在实验二的基础上，在“纳沙”台风准备进入北部湾时，即将09月29日22时之后的风场与气压场更换成相同时间的气候态平均风场与气压场，其余初始条件与配置与实验二基本一致。模型以冷启动开始运行，输出数据时间间隔为1 h，模型运行时间从2010年01月01日00时00分00秒至2011年12月31日23时00分00秒结束。

2 模型结果验证 2.1 潮位检验

本文采用历史验潮站与潮汐表数据来验证模型的可靠性。通过插值的方法在模型网格中得到站点位置处模型计算出的调和常数。观测与模拟的4大分潮的调和常数对比如表 1所示。

实验一的潮汐模型输出了2011年全年的水位数据，使用matlab中的t_tide工具箱进行调和分析后，对比收集到的10个站点的调和常数后，可以发现，O₁，K₁，M₂，S₂四个主要分潮的振幅平均误差分别为-4.1、-5.88、-4.54和-1.31 cm，迟角的平均误差分别为5.03、3.64、16.78和6.09(°)。模型较好模拟了北部湾潮汐特征。

2.2 水位变化

台风“纳沙”的到来，不仅造成了雷州半岛与海南岛东侧增水显著，同样也让北部湾沿岸水位产生了急剧的变化。09月29日06时，T5站(见图 1)开始出现减水，一直到30日02时，减水达到最大，为92 cm，之后产生快速增水，于30日上午10时就达到了最大增水65 cm^[4](见图 3)。随后余水位还发生了几次小幅波动，第一次波动幅度较大，约为45 cm，之后幅度逐渐减小。

从图 3中结果可以看出，模型结果在增减水变化显著的时间段与观测结果趋于一致，减水过程同样较为缓慢，在增水时水位也同样迅速增加。然而，在具体的增减水时间与水位变化上仍存在不少差异。例如，模型的最小减水仅为79 cm，小于观测结果，并且出现最小减水的时间为29日22时，比观测结果提前4 h，最大增水为66 cm，与观测差异不大，但发生在30日16时，略迟于观测时间；此外，观测水位在最大增水后还会出现余震动，而模型结果则迅速减小，余震动不显著。造成这些差异的原因，张操^[26]认为与模型采用的风场与实际风场存在的差异有关，实际风场由于副热带高压的存在，导致台风过后仍存在着过强的偏北风，使得外海海水再次进入沿岸，因此会出现水位的余震动。

虽然模型水位结果与实测数据存在一些差异，但水位变化趋势基本一致，模型较好再现了“纳沙”台风过境期间的风暴潮增减水变化，可以作为本文后续的研究和诊断的基础。

2.3 余流响应分析

根据T5站实测曲线(见图 4)可知，无台风天气下，各层流速很小，几乎都小于20 cm/s。当“纳沙”台风进入到北部湾后，各层低频流流向于29日20时起由东北向转为西南向，并且流速迅速达到最大，此时各层流速最大值分别为60.9、47.6和31.1 cm/s，出现了向西的风暴射流^[4](见图 4)。而到了09月30日各层低频流动仍然保持着较大的流速，日平均值分别为40.0、34.2和21.7 cm/s^[4]。30日之后，随着台风的强度减弱以及逐渐消散，T5站各层的流速开始减小，流向也逐渐转变回偏北向。

从图 5中结果可以看出，模型结果在“纳沙”台风期间与S1站的观测结果趋于一致，各层流动流向同样从东北转为西南流向，流速同样出现迅速增大的现象。模型的低频流动流速各层最大流速分别为55.1、53.5和25.9 cm/s，09月30日各层日平均流速分别为38.5、37.2和19.0 cm/s，与S1站实测结果相比，存在5~10 cm/s的误差，表层与底层流速相对偏小，中层流速偏大。在09月30日之后，随着台风的影响减弱与消散，模型各层的流速也同样减小，但为中层的流速流向恢复最快，最先转变回偏北向，表层与底层的变化则基本保持一致，同样与10月03日流向转变回偏北向。

综上所述，本文的北部湾数值模型的计算结果与实测较为吻合，能够较好地反映“纳沙”台风登陆北部湾期间广西沿岸海域的水位和余流变化特征。

3 台风登陆北部湾期间风暴射流响应产生的机制分析 3.1 风场变化的影响

由图 6和7可以看到，当09月30日之后“纳沙”台风从琼州海峡进入到北部湾后，琼州海峡西侧附近余流速度开始增大，随着台风中心不断向西北方向推进，虽然台风的强度在逐渐减弱，但是仍然让北部湾沿岸余流流速突然增大，形成了风暴射流。同时，风暴射流不只出现在白龙尾附近海域，而是分布在整个北部湾沿岸，并且到09月30日12时在湾内部还出现了一个余流流速较大的气旋式环流，并且环流中心位于台风中心右侧。当09月30日17时“纳沙”台风减弱为热带风暴之后，气旋式环流仍然维持到10月01日，但余流流速已有所减小，并且环流中心同样沿着台风中心运动的路径向西移动，直到10月01日12时之后，产生的气旋式环流才消失。

根据以上现象，本文认为，风尤其是台风是诱发风暴射流产生的直接原因。为了进一步证明台风是否进入北部湾对风暴射流产生的影响，设计了实验三。在“纳沙”台风登陆海南岛后，将风场与气压场更换成气候态平均，探究无台风影响之后，北部湾余流场变化。此时，09月30日之后的气候态风场主要以东北风与东风为主，这有利于海水向广西沿岸输运^[27]。图 8中的余流场分布表明，当台风未进入北部湾时，北部湾沿岸并未产生较强的余流，而是维持了原有潮波系统的调控。这表明，风暴射流主要是对台风到来的一种响应。当“纳沙”台风进入到北部湾后，引起的台风风暴潮成为北部湾水位剧烈的变化的主导因素，同时也使得在台风中心右侧的海水流速增大或让来自外海的强流流向改变，再考虑到北部湾内水深较浅，使得整层海水都易受到风场与气压场的影响。另外由于北部湾半封闭弧形海湾这一地形因素的制约，使得在台风右侧产生的强西向流沿广西沿岸流动，形成了沿岸的风暴射流。

3.2 动量平衡分析

通过观测和数值模拟实验表明，台风进入北部湾后，会改变北部湾的环流形态并导致风暴射流的产生。因此，本文借助数值模拟的动量平衡分析，选取T5站作为主要研究对象，进一步深入探究台风进入北部湾期间，风暴射流响应风场产生的动力机制。

在纬向与经向的动量平衡方程可以表示为：

$ \begin{gathered} -f_{v}+g \frac{\partial \zeta}{\partial x}+\frac{1}{\rho} \frac{\partial p}{\partial x}+\overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{V}} \cdot \nabla u+ \\ w \frac{\partial u}{\partial z}-\frac{\partial}{\partial z}\left(K_{m} \frac{\partial u}{\partial z}\right)-F_{u}+\frac{\partial u}{\partial t}=0, \end{gathered} $

(1)

$ \begin{gathered} f u+g \frac{\partial \zeta}{\partial y}+\frac{1}{\rho} \frac{\partial p}{\partial y}+\overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{V}} \cdot \nabla v+ \\ w \frac{\partial v}{\partial z}-\frac{\partial}{\partial z}\left(K_{m} \frac{\partial v}{\partial z}\right)-F_{v}+\frac{\partial v}{\partial t}=0。\end{gathered} $

(2)

式中：f为科氏力；g为重力加速度；ζ为水位起伏；ρ为海水密度；P为密度梯度引起的压力；$\overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{V}} $为速度矢量分量(u, v)；K_m为垂直黏度系数；F_u和F_v在纬向和经向上的水平扩散项。在动量方程(1)和(2)中从左到右各项分别为科氏力项、正压梯度力项、斜压梯度力项、水平平流项、垂直平流项、垂直扩散项、水平扩散项以及时间变化项。

图 9显示了“纳沙”台风进入北部湾前后纬向与经向上的动量平衡时间序列。09月29日前，台风未移动到琼州海峡附近，T5站纬向和经向上动量平衡各项都很小，在纬向上正压梯度力项、时间变化项占主导地位，其次为水平平流项和垂直扩散项，而在经向上主要以垂直扩散项、时间变化项以及正压梯度力项贡献为主，而科氏力项与水平平流项的影响次之。当09月29日台风移动到琼州海峡附近，并于29日22时后进入北部湾后，在纬向上，正压梯度力项迅速增大，而水平平流项也同样迅速呈现负增大，同时垂直扩散项也呈现负增大，但量值远小于前两项，时间变化项则表现为先负增大后正增大，量值同样小于前面两项。在09月29日台风登陆海南岛时，在经向上，垂直扩散项已呈现较大幅度的正变化，与此同时，正压梯度力项呈现较大的负增长；而在台风进入北部湾后，正压梯度力项和垂直扩散项呈现了反向的变化，正压梯度力项转变为正增大，而垂直扩散项则转变为负增大；与此同时，时间变化项也呈现了正增大，水平平流项也呈现了负增大，但两者随后呈现震荡减小；科氏力项也呈现负增大，但量值小于前面四项。台风消散后，动量平衡各项恢复日常变化情况。

“纳沙”台风进入北部湾过程中动量平衡项的变化表明，正压梯度力项、垂直扩散项以及水平平流项起主要作用，表明了风暴射流的产生主要是水位的起伏导致的一种正压变化的响应，与陈波等^[4]的研究结果基本一致。当台风进入北部湾前，受离岸风影响北部湾湾内各站(见图 10(a)中的T4、T5、T6站)产生减水，近岸海水由南向外海流出，造成湾内水位降低，因而引起了经向上的正压梯度力项负增大，为了维持方程平衡，经向上海水在垂直方向上减小。而当台风进入到北部湾后，同时也造成了外海海水涌入，近岸水位增高，因而造成了纬向与经向上的正压梯度力项的值呈现正增长、水平平流项负增大，在纬向上水平平流项负增大表明了海水西向运动增强，同时在经向上科氏力项与垂直扩散项的负增大表明了在T5站的海水除了出现流速增大的情况之外，还发生了流向的转变。整个过程进一步说明，台风进入北部湾前，湾内受离岸风影响，海水向外海流出，近岸水位降低，而当台风进入北部湾后，以向岸风为主，海水从外海向湾内流入，使得北部湾水位也开始升高，为了维持动量方程平衡，水位梯度差产生了驱动力，因而造成了近岸海水流速增大，并在台风风场的作用下，海水在近岸向西运动，最终形成了流速较强的风暴射流，流经广西沿岸。当台风减弱消散后，北部湾湾内水位也基本升高到同一水平线，水位梯度差减小，产生的正压驱动力减弱消失，最终导致了风暴射流也几乎同步减弱消失。

3.3 琼州海峡西向流

在“纳沙”台风登陆北部湾期间，北部湾部分余流形成了一股气旋式环流(见图 7)。而陈波等^[16-18]通过数值模拟分析后发现，琼州海峡向西的水量输运对北部湾北部环流的影响最大，风的影响次之。为了进一步分析“纳沙”台风登陆期间琼州海峡与北部湾输运变化情况，选取了7个断面(见图 1)，分别计算各个断面的余流流量。

计算结果表明(见图 10(a))，在09月23日之前，位于琼州海峡西侧出口的断面2余流存在较弱西向输运，流量小于0.2 Sv，而当09月23至28日台风中心逐渐向琼州海峡靠近时，断面2西向余流流量开始缓慢增大，当09月28至30日台风中心经过琼州海峡时，琼州海峡西向流流量呈现瞬时先减小后增强的变化趋势，最大流量为0.7 Sv。与此同时，断面7余流流量向南增加，进一步统计表明(见图 10(a))，此阶段北部湾内的海水主要从断面7处向外海流出，而断面2处的进入北部湾内的海水还并未增大，因此湾内总体产生减水。在“纳沙”台风未进入北部湾时其外围风场以离岸风(北风)的形式控制着北部湾(见图 7)，使得北部湾沿岸表现为减水，而在雷州半岛东侧则出现大量增水，造成了琼州海峡东西两侧形成了高低水位差(见图 10(b))，有利于琼州海峡西向流的增强。当09月30日台风进入到北部湾后，断面2仍然保持着向湾内输运海水，但余流流量呈现下降。而位于北部湾沿岸的断面3到断面6同时出现余流流量突然增大的现象，断面3到断面5流量从东向西依次增大，由不到0.05 Sv增大到0.22 Sv，而到了断面6时，最大流量略微减弱为0.2 Sv。10月01日后，台风减弱消散，余流流量也逐渐减弱。

俎婷婷^[18]的模拟结果显示，当给定0.1 Sv的琼州海峡西向流时，北部湾北部就会出现明显的气旋式环流。而通过琼州海峡进入北部湾后的海水一般可分为两支，一支与湾内向南的流动汇合后沿着海南岛西侧流出北部湾，另一支向北形成沿岸流，沿着广西沿岸流动最终沿着越南岸线流出北部湾^[27-28]。从图 6和7中可以看到，台风在粤西沿海激发了琼州海峡西向流的瞬时增大，而北部湾未受到强风影响时(见图 10(b))，琼州海峡西向流进入北部湾后，主要与北部湾内的南向流汇合向南流出，因而北部湾沿岸并未产生流动较强的风暴射流。Wu等^[30]通过数值分析后发现，琼州海峡西向流增大，会导致更多的正位涡平流进入到北部湾，为了保持位涡守恒，湾内会产生气旋式环流。

为了进一步分析台风进入北部湾期间琼州海峡西向流与位涡平流变化的关系，并根据Yang和Price^[30]以及Wu等^[29]的工作，对于海洋的等密度面或半封闭海盆中整个水柱(正压)，流体微元的位势可由以下等式表示：

$ \frac{\partial \zeta}{\partial t}+\nabla \cdot[\bar{u}(f+\zeta)]=F 。$

(3)

式中：f为行星涡度；ζ为相对涡度；u为速度矢量；F为摩擦和外力(如风应力)的旋度。从等式(3)出发，其面积分可以沿着模型区域内边界C的线积分导出^[31]：

$ \frac{\partial}{\partial t} \oint\limits_{C}\left(\overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{u}}_{H} \cdot \overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{l}}\right) \mathrm{d} s+\oint\limits_{C}\left(H \overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{u}}_{H} \cdot \overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{n}}\right)\left(\frac{f+\zeta}{H}\right) \mathrm{d} s=\iint\limits_{A} F \mathrm{d} x \mathrm{d} y。$

(4)

式中：$\overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{l}}$和$\overset{{\rightharpoonup}}{\mathop{n}} $分别为切向和垂直于侧边界C的单位向量；H为水柱深度。Wu等^[29]认为，北部湾流动适应外力的时间尺度较短，因此当粤西沿海的海水向西从琼州海峡流入北部湾后，若流动方向发生改变，很快能够建立稳定的平衡，因此与时间有关的变化可被忽略。同时由于罗斯贝数$ R=\frac{U}{f L} \approx 10^{-1}$，相对涡度相比于行星涡度可以忽略不计，再加上切向分量在边界上较小，因此与流入流出相关的相对涡度的积分也可以忽略不计。最后，等式(4)化为：

$ \sum\limits_{i=1}^{N} \frac{Q_{i} f_{i}}{H_{i}}=\iint F \mathrm{d} x \mathrm{d} y。$

(5)

对于在北部湾的应用，公式(5)可改写为：

$ f\left(\frac{Q_{\mathrm{QZ}}}{H_{\mathrm{QZ}}}+\frac{Q_{\mathrm{S}}}{H_{\mathrm{S}}}\right)=\iint F \mathrm{d} x \mathrm{d} y。$

(6)

式中：Q_QZ和Q_S分别为琼州海峡西侧通向北部湾内的输运量(即图 1中的断面2)与北部湾南部通向外海的输运量(即图 1中的断面7)，输运量为正表示海水向北部湾湾内输入，输运量为负表示海水从北部湾向外海输出。

图 10(c)显示，在台风未来到琼州海峡附近时，断面2位涡通量呈现正增长，断面7则表现为相反的负增长。09月29日台风“纳沙”来到琼州海峡时，断面2的位涡通量呈现迅速增大，断面7则与之相反，总位涡通量则开始呈现正增长。而当台风进入北部湾后，琼州海峡西侧在台风中心附近偏东南风的作用下，较强的西向流更多进入了北部湾，使得更多的正位涡净流入海湾，总位涡通量达到了0.569 m²/s²，因此需要负的摩擦力矩来平衡，从而导致更多的琼州海峡西向流在进入北部湾后，产生了气旋式环流，环流中心位于台风中心右侧，并且向台风路径靠拢，但滞后于台风。同时，更多的进入北部湾的琼州海峡西向流处于高水位状态，在北部湾形成了较大的水位梯度，同时在台风风场以及岸线与地形的限制下，北部湾近岸附近由水位梯度差驱动，产生了流经沿岸的风暴射流(见图 7)。同时，在北部湾北部产生的气旋式环流有利于风暴射流流速的增强。当台风强度逐渐减弱直至消散，琼州海峡西向流强度也减弱，进入湾内的位涡平流也减少，同时近岸的水位梯度差也减小，并且湾内产生的气旋式环流也随着台风的变化逐渐消散，因此风暴射流也逐渐减弱消失。

琼州海峡西向水体输运量在冬季为0.2~0.4 Sv，夏季为0.1~0.2 Sv^[15-17]，而在“纳沙”台风期间，西向输运量可迅速增大到0.4 Sv以上，最大可达0.7 Sv。进入北部湾后造成湾内的较大的水位梯度差，而后在广西近岸(断面4~6)产生向西的水体输运，流量从日均小于0.05 Sv突然增大到~0.2 Sv，之后又恢复为日均0.05 Sv左右的输运量。这有利于琼州海峡海水及营养盐向北部湾输运，同时也有利于北部湾近岸产生营养盐以及污染物向西甚至向外海输运。

4 结论

本文基于FVCOM模型与ERA5气象再分析数据，同时结合白龙尾T5站的潮位与海流观测数据，再现了2011年“纳沙”台风登陆北部湾前后风暴射流产生过程，并且分析了其产生的机制，其主要结论如下：

(1) 台风进入北部湾期间所产生的近岸风暴射流是由于水位的起伏导致的一种正压变化的响应。根据动量平衡分析，当“纳沙”台风进入北部湾前，会造成雷州半岛东部增水显著，北部湾出现大幅度减水，此时湾内产生较大的水位梯度差，因此产生了驱动力，促使近岸海水流速增大并且向西运动，从而进一步形成流经广西近岸的风暴射流。

(2) 当“纳沙”台风逐渐靠近并移动到琼州海峡时，琼州海峡东西两侧也形成高低水位差，有利于琼州海峡产生较强的西向输运，最大输运可达0.7 Sv，形成了进入到北部湾内的强西向流。当“纳沙”台风进入到北部湾后，位于琼州海峡西口的台风中心风场为偏东风，促使琼州海峡强西向流更多进入北部湾，造成湾内正的位涡输入增大，因而在湾内产生气旋式环流来维持位涡平衡，气旋式环流的产生也有利于广西近岸海水向西运动，进一步造成风暴射流的强度增强。

(3) 风暴射流的出现，促使了在广西近岸产生了向西的水体输运，流量从日均小于 < 0.05 Sv突然增大到~0.2 Sv，这有利于北部湾近岸的营养盐以及污染物向西甚至向外海输运。