近海系统化生态－沉积－环境动力学数值模式——理论基础＊

芦 静，刘学海，滕 涌，蒲新明，崔迎春，辛 明

（1.国家海洋局 第一海洋研究所，山东 青岛266061；2.海洋环境科学与数值模拟国家海洋局重点实验室，山东 青岛266061；3.中国海洋大学 海洋环境学院，山东 青岛266003；4.海洋生态环境科学与工程国家海洋局重点实验室，山东 青岛266061；5.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室，山东 青岛266061）

近几十年来，各类海洋开发、海水增养殖、污染排放等使我国近海生态功能退化。大量陆源入海沉积物、通过再悬浮进入水体的海底沉积物及泥沙颗粒吸附物，也直接或者间接影响了生态环境；养殖规模和养殖密度的增加及其不合理布局影响了养殖自身的健康，造成养殖环境压力增大［1］；作为当前研究热点的气候变化和碳循环同样与生态环境密切相关。以上科学问题都需要加强对生态及与之相关的沉积过程的研究，以评价人类活动对生境要素的影响及资源利用的合理配置。如何在耦合物理、生物、地质、化学各过程的基础上，建立用以有效评价和预测生态系统平衡、演变的数学模型成为沿海各国可持续发展的科研战略。

目前常用的水动力学模式如ROMS、ECOMSED、FVCOM等都添加了一些功能模块。如ECOMSED模式以泥沙模块为优势，同时包含水质模块；FVCOM的三角形网格在模拟近岸的过程中可以更贴近岸线，其借鉴了ROMS泥沙模块，并增加UNSW－sed泥沙模块可供选择。另外，工程上应用非常普遍的商业模式如Delft3d、MIKE21、EFDC等软件型模式包括的功能模块更为全面，但由于代码不开放，不便于其他用户和研究人员根据自己的需求进行二次开发和模型设计。以往生态模式多限于传统的NPZD（浮游植物－浮游动物－营养盐－碎屑）模型和简单的水质模型，且独立性的生态、沉积物输运和环境动力学模型在模块间相互方面存在不足。实际上，泥沙及其他悬浮物的沉积悬浮过程直接影响着各生态要素的变化变迁，如不进行耦合显然是不足的。此外，我国使用的多是国外开发的各种模式，但针对中国海域发展自己的模型却相当不足。另外，海水养殖是我国近岸海域一个重要的海洋开发利用产业，建立能够刻画养殖在生态过程中的作用并能对合理的养殖进行评价评估的模式也是满足于研究中国独特的海洋生态环境所急需的。

基于以上考虑，本研究拟发展一套海洋生态－沉积－环境动力学模式，特别是将生态过程与悬沙及底质的悬浮及沉积过程、养殖与生态过程及水动力过程耦合起来，且较完备地考虑了海浪作用。模式将代码开放，便于用户使用和二次开发。本文作为系统模式研究的先行工作，先给出建立模式的理论基础，包括构建模型系统的概念框架，模式中典型的物理、生物、化学、沉积过程的理论介绍及其主要参数化表达方式，并给出初步模拟结果。

1 模型系统框架

系统化海洋生态－沉积－环境动力学耦合数值模式建立在水动力模式基础上，包含6个功能模块（图1），各模块通过相互作用（图2），协同构成一个功能全面的系统模式。水动力模式：模拟三维潮流、环流、温度、盐度、水位。模式有自带的波浪模块，也可将外部海浪模式的输出结果作为本模式的输入文件以备调用。波浪模块输入要素包括波致混合系数、有效波高、波周期。水动力模块输出的流速和混合系数作为计算生态、沉积物扩散的基础。

沉积模块：可模拟悬浮物浓度、底床升降、底切应力。波浪模式输入的有效波高和波周期用于波致底切应力的计算，波流耦合底切应力用于计算物质的再悬浮或沉积通量。泥沙浓度模拟结果参与水动力模型中水体密度的计算，并用于生态模块中光衰减系数的计算。

生态模块：基本变量为NPZD（浮游植物－浮游动物－营养盐－碎屑），以氮循环或碳循环为物质和能量流，考虑了外源输入及界面交换过程。变量中，浮游植物能包括多个藻种，营养盐包括磷酸盐、硅酸盐及不同形态的无机氮和溶解有机物。浮游生物考虑了其生长、死亡、代谢、捕食等过程。另外，还设置了赤潮发生的阈值，具有赤潮模拟功能；碳循环模拟中，可给出pCO2、CO2通量和碱度。

精细化水质模块：在生态模型的基础上对一些变量和生物化学过程细化，增设了溶解有机物、DO（溶解氧）、化学耗氧量（COD）、微生物（主要是细菌）等要素及硝化、氨化等过程。考虑了底栖环境（生物及化学物质）、微量元素如铁对浮游植物生长的限制、各化学要素不同形态的转化及与生物之间的物质转化，生物化学要素的海底交换过程利用泥沙沉积模块通过应力关系间接计算沉降和悬浮率。

养殖模块：模型中考虑养殖对水动力的影响及养殖生物体参与的生物化学过程，即养殖的下行控制作用。本模块可与其他所有模块耦合。

扩散输运及粒子追踪模块：主要针对不详细考虑生物化学过程的各种污染物、温排水和浓盐水等的扩散，可通过较为简单的参数化（而不是多变量之间转化的模拟）考虑降解、风化等必要的非保守过程，并可给出扩散稳定后的浓度包络。

评估评价模块：给出养殖容量和环境容量的估算及海水质量的判别，具备水体富营养状况评价功能。

图1 系统化生态－沉积－环境动力学耦合模式总体构架Fig.1 Framework of the systematic ecology－sediment－environment dynamical numerical coupled model

图2 模块间的耦合过程图Fig.2 Sketch of coupling relationship of modules

2 各模块的理论基础

2.1 水动力模式

2.1.1 环流模式

作为各模块载体的水动力模式采用国家海洋局第一海洋研究所基于POM（Princeton Ocean Model）发展的浪－潮－流耦合模式，以三维流速、温度、盐度、湍动能和混合长为预报变量，通过嵌入湍封闭模型对垂向混合过程进行参数化。该模式为用FORTRAN语言编写的开源模式，采用了曲线正交网格，接口能力强，便于今后进一步的开发完善和模块嵌入。各模块的时间和空间积分及网格均与水动力模式一致。

2.1.2 海浪的耦合

海浪的作用（图3）包括以下方面：

1）将波致混合Bv［2］引入到泥沙扩散方程的湍混合系数KH之中，合理地增强了层泥沙混合；

2）在波流耦合的底边界层模型［3－4］的基础上，加入海底沙波的计算；

底边界模型中，波浪边界层和物理底粗糙度联合引起的表观粗糙度z0c为

式中，u＊cw为波流耦合的摩擦速度；Ab为波浪近底振幅；β为波所占的比例系数其中u＊c为流摩擦速度；ub为波浪轨道速度；w为波频率。z0c经过波浪修正，用z0c得到新的拖曳系数cd为

式中，zr为参考高度；卡曼常数κ取0.4。cd用以计算流致底切应力，进而得到波流耦合的底切应力。

在此底边界模型基础上考虑海底沙波的存在，波浪剪切摩擦速度稳定流的摩擦速度之比，u＊ws／u＊cs，可用来定义联合流作用下不同种类的沙波。当u＊ws／u＊cs＞1.25时，波浪起主导作用。而当u＊ws／u＊cs＜1.25时，应用波流联合流用来预测沙波的几何形态。

（1）波浪起主导作用下海底沙波模型［5］

沙波波高η用近底偏移振幅Ab和迁移数φ来计算：

φ与Shields夹带参数有关，且φ由波浪近底轨道速度决定，当φ＜10时沙波的波高为不规则波。沙波的波长λr由波陡计算。

（2）波流联合作用下的海底沙波模型

分为3种状态：

①弱传输状态，u＊cws＜u＊cr

②平衡状态，u＊cws≥u＊cr且u＊cwb＜u＊bf

③破碎状态，u＊cwb≥u＊bf

其中，u＊cws为仅考虑泥沙粒径时波流联合作用的摩擦速度；u＊cr为推移质运动临界摩擦速度；u＊bf为破碎状态临界摩擦速度。分别计算出沙波波高η，沙波波陡η／λ。沙波增强的Nikuradse粗糙度ks由式（4）计算。其中，θs为Sheilds参数，由波流共同作用的底切应力决定。ks用于更新波致底切应力的波浪摩擦因子fw。

3）引入由波致孔隙压力建立的再悬浮通量E1，考虑由此导致的底沙液化［6］。

其中，HS为有效波高；A1为只取决于海底细沙特征的经验常数；F是波频率ω、水深H的函数。

图3 海浪的作用框架图Fig.3 Sketch of wave＇s effect

2.2 沉积模块

沉积模块融合了POMSED和ECOMSED的优势。参考目前国际上较先进的沉积物输运模式POMSED［7－8］，通过 Richardson数引入底边界层化效应；通过嵌入 ECOMSED波流耦合底边界层模型［3－4］，考虑了波致底沙液化［6］对底沙的侵蚀作用；改进了泥沙浓度辐射边界条件；考虑了泥沙密度对水动力的作用，可模拟异重流等情况。

2.2.1 泥沙对水动力的反作用

主要是考虑泥沙对水体密度的影响。根据雾状层动力学，考虑悬浮泥沙的贡献，可模拟异重流等情况。海水的密度用体积关系进行计算［10］：

式中，ρw是纯水的密度；ρs是泥沙的密度；C是悬浮泥沙浓度。

2.2.2 底边界有机颗粒物的沉积和再悬浮

海底沉积物里面包含碎屑颗粒物，其浓度扩散方程中考虑了和波浪混合和底部的再悬浮及沉积过程，沉积通量SD为

式中，WS为沉降速度；P为沉降概率；D为碎屑颗粒物浓度。

总再悬浮通量E为

式中，fD为有机碎屑所占分数；E1为由波致孔隙压力建立的再悬浮通量；E2为底部剪切引起的再悬浮通量，，其中τb为波流联合底切应力，τce为启动临界应力。

2.2.3 泥沙对生态的光效应

将悬浮物浓度模拟结果耦合到生态模块浮游植物光效应的计算中。考虑悬浮物浓度对可见光的阻隔作用，浮游植物生长的光限制因子：

式中，I为有效光照强度，采用国际上最新且通过观测进行了验证的R－修正双指数参数化公式［11］：

其中，I0为有效光合作用的海表太阳辐射；R′、R是表层和水体分配常数；k1、k2是表层和水体的垂向衰减系数，光衰减系数k（即k1和k2）随SSC的变化为

其中，kew为水自身衰减系数；P，D和SSC分别为浮游植物、碎屑和悬浮物质量浓度。

2.3 生态模块

生态模块主要模拟浮游生态系统及与之相关的关键环境因子的时空分布，大体可将生物化学要素分为4类：浮游植物（P）、浮游动物（Z）、营养盐（N）、有机碎屑（D）。浮游植物为浮游植物生物量，并可分为多个藻种。考虑中国近海藻类生物种类和数量情况，主要给出甲藻和硅藻两类，对于较少的藻类如蓝藻、金藻、绿藻等暂不添加；浮游动物个体差异很大，考虑目前生态模型主要用于研究浮游植物和营养盐，暂将浮游动物作为一个功能群考虑，以总生物量表示，若要研究某一个或几个种类，如单细胞的原生动物（鞭毛类、有孔虫类、纤毛虫类）、浮游甲壳动物、水母类、毛颚动物、幼形类及其他种类，可针对其独特的摄食和代谢特点建立模型；营养盐包括总无机氮（可分为氨氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮）、磷酸盐和硅酸盐；有机碎屑主要包括浮游生物尸体和粪便等。用户可根据需要，在生态模块中添加游泳动物。

生态要素之间关键的生物化学转化过程表示为

其中，浮游植物生长、代谢和死亡分别为

浮游动物的摄食、生长、代谢和死亡分别为

有机碎屑的分解为

各式中，N，DIP和Si分别为总无机氮、磷酸盐浓度和硅酸盐浓度；KN，KP和KSi分别为无机氮、磷酸盐和硅酸盐半饱和浓度常数；gPm和mPm分别为浮游植物0℃时的最大生长率和呼吸率；gZm和mZm分别为浮游动物0℃最大生长率和代谢率；μP和γP分别为浮游植物生长率和呼吸率随温度变化的系数；μZ和γZ分别为浮游动物生长率和代谢率随温度变化的系数；dP为浮游植物自然死亡率；PK为浮游植物的半饱和死亡率；β和dZ分别为浮游动物同化率和自然死亡率；λ为Ivlev常数；e′为有机碎屑分解率；Ws为浮游植物或碎屑的沉降系数；Source为包括陆源输入、大气干湿沉降和沉积物矿化溶入的营养盐外源输入。

模型还考虑了高等动物和大型藻对生态要素的贡献和消耗，高等动物包括游泳动物和养殖动物。Egst＿Hz，Eat＿Hz，Exc＿Hz分别为高等级动物对浮游植物的摄食、对浮游动物的摄食、代谢过程中对营养盐的释放；Grow＿La为大型藻对营养盐的吸收；Mort＿LaHz表示高等动物及大型藻生长死亡过程对碎屑的释放。针对养殖动物（如贝类）和养殖大型藻（如海带）涉及的生物化学过程设置在养殖模块中。

2.4 精细化水质模块

区别于生态模块，本模块主要是通过模拟化学要素参量来研究水质情况。除生态模块中的生物化学过程外，还包括以下过程：

1）微生物（细菌）生态过程

其生长方程为

其中，B为微生物浓度；Grow＿B，Rsp＿B，Egst＿Z，Rs＿B分别为细菌的生长（伴随着碎屑分解过程）、代谢、死亡、被动物的摄食及底部进入。

2）底栖生态过程

主要变量包括大型底栖动物、小型底栖动物、底栖细菌、有机碎屑、间隙水营养盐等。有机碎屑主要来源于水体中颗粒有机物（碎屑、浮游植物）的沉降及底栖生物的死亡，间隙水营养盐通过细菌分解和矿化得以再生并溶入水体。

3）耗氧或释氧过程

溶解氧浓度源汇方程为

其中，O为溶解氧浓度；GrowP＿O为浮游植物光合作用释放氧气、Air＿O为海气界面的曝气还氧、NitN＿O为营养盐的氨化作用产生的氧气；RspZ＿O，RspP＿O，RspB＿O分别为浮游动物、浮游植物呼吸作用和细菌分解有机物所消耗的氧气；COD＿O为污染排放引起的有机物氧化所耗的氧；OxN＿O为硝化耗氧；Botm＿O为底泥耗氧（涉及生物呼吸、硝化、沉积物氧化分解）。

4）溶解无机物、有机碎屑与溶解无机物之间的转化过程

有机碎屑（POM）被细菌分解转化为溶解有机物（DOM）和溶解无机物（DIM），DOM 矿化为DIM，POM、DOM又来源于浮游动植物和细菌的代谢（分泌、排泄、死亡）及外源输入。各要素通过碳、氮、磷元素的含量可表达为对应的变量，如碳形式的颗粒有机碳（POC）、溶解无机碳（DOC）、溶解无机碳（DIC）。

5）营养盐之间的硝化、氨化过程

2.5 养殖模块

本模块设定养殖区和水层、养殖种类后，将能模拟养殖对水动力的作用及养殖对生物化学过程的作用。

1）养殖对水动力的作用

通过在运动方程中加入养殖引起的动量损失实现。动量损失的参数化方案主要参考已有工作［12］并结合近年积累的大量观测资料进行完善，分别对不同的养殖种类和密度给出合适的动量损失系数（或摩擦系数）。模型主要考虑采用悬绳与吊笼养殖的海带和贝类，及采用网箱养殖的鱼类。

2）养殖对生物化学过程的影响

主要考虑养殖生物对生态要素的吸收、释放及对水质的影响等。

海带的影响：包含养殖期间对营养盐的净吸收、成熟收割期海带腐烂对营养盐或有机物的释放，及对氧气的释放或消耗。涉及的有关参数如干湿重比、生长率、C／N／P的摩尔比、养殖密度、光合作用放氧量等可根据有关文献［11，12－15］或特定海域的测量来确定。

贝类的影响：主要包括中上层水体和底播养殖的滤食性双壳贝类。典型的贝类有吊笼养殖的扇贝，悬绳养殖的牡蛎、贻贝，底播养殖的菲律宾蛤仔、缢蛏等。贝类对浮游植物和有机碎屑的摄食率及代谢过程中对营养盐、溶解有机物、有机碎屑的释放率和对氧气的消耗等参考相关文献［12，15－19］。另外，吊笼养殖还要考虑滤食性附着动物的摄食和排泄［14，20］。

鱼类的影响：主要考虑养殖鱼类对浮游动物的摄食、排泄出的碎屑及对氧气的消耗等，有关摄食率和同化率参考有关文献［12，19］。

设定养殖区的养殖种类和规模后，本模块将计算出对生态要素（含关键水质变量）的吸收率或释放率。

2.6 物质扩散及粒子追踪模块

该模块主要计算常用的、典型性的物质或环境参数的扩散及运移情况。包括对温排水、浓盐水、污染物排放的模拟，可给出浓度或温度的最大包络、特定位置的温升（或浓度升高）及扩散范围，以及粒子运移路径。

物质扩散方程为

其中，C代表温度、盐度或污染物浓度；t为时间；u，v，w分别为x，y，z方向的流速分量；Ah和Av分别为水平和垂向湍混合系数；R为外源输入；λ为衰减系数。对温排水，考虑蒸发和风引起的散热，水面综合散热系数采用Gunnerberg经验公式。对污染物扩散，考虑其浓度衰减，将对不同的污染物给定不同的衰减系数，可以为一个常数也可为经验公式。

粒子追踪方程采用了拉格朗日粒子追踪模型

其中，x为坐标，→v（x，t）为随空间和时间变化的速度矢量。另外，将生态模块中的大型藻生长模型和粒子追踪结合起来可模拟大型藻的生长和漂流轨迹。

2.7 评估评价模块

2.7.1 环境容量

通过物质扩散模块、生态模块或水质模块计算某一污染物源强下形成的浓度场，确定水质控制点和污染源之间的浓度响应系数场和污染分担率，按分担率法和排海通量最优法估算环境容量。

采用分担率法计算的污染源的入海最大负荷为

其中，Fi为某一个污染源的排海通量；Ci（x，y，z）为该污染源单独作用造成的目标海域的污染浓度为该污染源单独作用而使目标海域浓度处于一定等级水质标准的浓度。各污染源入海最大负荷之和为研究海域的总环境容量。

为优化环境容量，使各污染源的允许入海负荷分配之和达到最大且各水质控制点仍满足一定等级水质标准要求，水质标准约束条件为

式中，为水质控制点处污染物背景浓度为控制点处的水质标准浓度；m为水质控制点数目；n为污染源数；αij为第i个污染源对第j个水质控制点的分担率。求解方程所界定的线性规划问题，得出污染物最大允许排放量。

2.7.2 养殖容量

由生态模块得到浮游植物生物量和初级生产力，并基于营养收支平衡原理或生态系统中的营养级关系研究养殖容量。

对贝类的养殖容量，基于饵料收支平衡关系，计算滤食性贝类的单位面积养殖容量：

其中，CC为养殖区内某一养殖贝类的平均养殖容量（ind／m2）；PP为养殖区内平均初级生产量；PPRZ，PPRaddit，PPRout分别为养殖区平均单位面积1d内的浮游动物摄食量、附着生物的滤食量、及饵料的流出（或流入）量，IR为养殖区内某一养殖贝类的滤食率；PPD、PPB分别为养殖区内平均碎屑中的有机碳的供应、底部微藻的初级生产供应。

对大型藻的养殖容量，其养殖容量的计算公式

其中，TNK为该海域单位面积可供大型养殖藻生长的某种营养盐的总量；PCK为大型藻类的该种营养盐的含量。TNK涉及通过海水交换、陆源输入、大气沉降释放、海洋动物排泄物及海底沉积物释放的营养盐，及浮游植物、野生大型藻、潮滩微型藻类的生长和海洋动物通过食物链传递吸收的营养盐［12］。

对鱼类的养殖容量，基于营养动态模型［21］估算鱼类营养阶层的生产量

式中，P为一个区域内增养或放养的鱼类容量，以鲜重计，单位为t／a；B为鱼类所需要的初级生产量，以浮游植物的湿重计；E为生态效率；n为鱼类的营养阶层（营养级转换级数）。3个重要参数的具体计算方法参考文献［12］。对于网箱鱼类养殖，可以通过计算养殖水域网箱内鱼类生长的最大饵料供应力（包括人工添加饵料），确定研究海域的鱼类增养能力。对于放养的鱼类，可以通过计算饵料的总生产量并减去养殖贝类及其他动物对浮游植物的摄食，以得到放养鱼类的最大供饵力。

3 模式的初步结果

目前的耦合模型已在水动力模型的基础上完成了沉积物输运模块、生态模块、养殖模块、物质扩散模块、评估评价模块几个独立模块的构建，并已实现了波浪－环流的耦合、生态和养殖模块的耦合、养殖和评估评价模块的耦合。以下示例给出几个模拟结果。

3.1 浮游生态过程和赤潮生消的模拟

考虑浪－流－潮的物理作用，建立了南黄海浮游动力学模型，模拟了南黄海的浮游生态过程，刻画出了浮游植物生物量的时、空变化规律，揭示了春华和次表层最大化等典型生态特征及其受控的环境动力机制。图4为模拟的典型月份叶绿素质量浓度的表层和垂直分布。

图4 南黄海典型月份的叶绿素a质量浓度的平面和35°N断面垂直分布Fig.4 Chl－a concentration in the South Yellow Sea for typical months in horizontal distribution and vertical along 35°N section

在生态模型的基础上，建立了赤潮模型，并按照假定的环境条件模拟的青岛奥帆赛场及临近海域的赤潮生消过程，如图5所示，图中a～i为生消过程中叶绿素a质量浓度的变化。

3.2 养殖海域生态模型及容量评估结果

对典型养殖海域桑沟湾，考虑养殖对水动力的影响、养殖生物参与的生物化学过程，建立了该湾的生态动力学模型，并估算了主要养殖生物的养殖容量，图6给出了模型的理论框架、全湾平均的叶绿素a质量浓度变化及与实测的对比、全年不同时间、不同规格扇贝的养殖容量。

图5 青岛近岸海域赤潮生消过程控制实验（改自文献［22］）Fig.5 Numerical experiment of evolvement of HAB along the cosat of Qingdao（from modifying the Number 22literature）

图6 养殖海域生态模型及桑沟湾叶绿素a质量浓度与扇贝养殖容量模型Fig.6 Ecosystem model for aquaculture areas and model results for Chl－a mass concentration and carrying capacity of shellfish of Sanggou Bay

3.3 渤黄海沉积动力学模拟结果

图7给出2006－08—2009－04期间10个航次中渤海底层悬浮物调查结果的平均值及以气候态模拟的渤海底层悬浮物浓度的年平均值。对比可见，模拟与观测在分布上大体一致。悬浮物高质量浓度区域主要在渤海湾南部至黄河口区域，此外，辽东湾湾顶、辽东半岛西侧及山东半岛东端也有高质量浓度悬浮泥沙分布。这些悬浮物高值区域与底切应力高值区域对应，因此这些区域水动力作用较强。

图8给出了年沉积厚度冲淤的模拟结果分布。沉积厚度集中的区域主要集中在莱州湾，其次在北黄海西北部。发生冲刷的主要区域在渤海湾、辽东半岛西侧及朝鲜半岛西部。此外，还模拟了现代黄河的沉积厚度分布，结果显示，在山东半岛东南端水下三角洲顶积层，现代黄河沉积速率模拟结果约为0.1cm／a，这与Alexander［23］基于210Pb的调查结果（0.1～0.2cm／a）在量级上一致。

图7 观测与模拟的底层悬浮物质量浓度对比Fig.7 Validation of suspended sediment concentration of bottom layer

图8 模拟的年沉积速率Fig.8 Simulated deposition rates

4 结论

本文阐述了系统化的海洋生态－沉积－环境动力学耦合数值模式的理论基础，给出了生态模块、沉积物输运模块、精细化水质模块、养殖模块、物质扩散及粒子追踪模块、评估评价模块之间的耦合方式，给出了作为各模块载体的水动力模式的浪流耦合方案，以及功能模块的表达方程和参数化方案或实现的计算方式。对各功能模块之间的耦合重点考虑了：沉积动力过程对生物化学过程的作用，包括悬沙导致的光衰减、及考虑层化和波流耦合的底边界层中有机颗粒的沉积和再悬浮；海浪的耦合作用，包括上层的波致垂向混合、波流耦合的底边界层过程、三维辐射应力作用下的波致流沿岸物质输运、及波致底沙液化等；泥沙活动和养殖设施对水动力的作用。

本研究已初步建立了主要的功能模块，实现了一些模块的耦合，并用于中国近海海域得到了较好的模拟结果。下一步我们将主要建立并完善精细化水质模块和物质扩散及粒子追踪模块，完成各模块之间的有效耦合。另外还着重于泥沙过程和生态过程的衔接，并在生态模块实现碳循环的模拟功能。最后在完成模块组合和模型验证的基础上，给出标准化的系统模式，写出模式系统介绍和使用说明书。发展的模式以期能方便、可靠地用于海洋生态系统动力过程、赤潮生消过程、悬浮物浓度、海底沉积物冲淤、海洋碳循环、水质、物质扩散、环境容量、养殖容量等方面的研究和评估评价。

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