渤海浮游植物生物量季节变化的模拟研究

在近海生态系统中,浮游植物生物量的季节变化仍然缺乏全面的机制解释。为研究渤海生态系统中浮游植物生物量季节变化的影响机制,建立了1个包括营养盐(无机氮)、浮游植物、浮游动物、底碎屑4种生物变量的箱式模型,模拟了渤海1983年浮游植物生物量的季节变化,再现了浮游植物生物量一年内的双峰分布。通过对模型参数敏感性的定量和定性分析,讨论了模型对不同生物参数的敏感性,发现模型对浮游植物最大生长率、浮游植物最大死亡率、浮游植物吸收营养盐的半饱和系数最敏感。通过一系列数值试验,进一步讨论了理化因子对渤海浮游植物生物量季节变化的影响,发现理化因子的改变不仅影响浮游植物生物量的大小,也决定了其季节变化的特征。     

渤、黄海生态环境模拟的参数敏感度空间差异分析

随着海洋生态系统模型的发展，生态变量增多，众多生物过程参数量值的确定成为制约生态环境模拟的瓶颈问题，生态系统结构区域性要求模型中的生态参数具有区域差异。为探究不同海区的关键参数及参数敏感度的空间差异，本研究在渤、黄海建立了ROMS-CoSiNE物理–生物耦合的高分辨率生态系统模型，并对13种生态参数的敏感度空间分布进行分析。结果表明:南黄海中部与渤海及近岸海域的敏感度差异较大。渤海敏感度最大的参数为决定光合速率的浮游植物P-I曲线初始斜率，其次为浮游动物捕食半饱和常数和浮游动物最大捕食率。而南黄海中部敏感度最大的参数为浮游动物最大捕食率，其次为浮游植物死亡率和浮游植物P-I曲线初始斜率。结合敏感度分布及浮游植物生物量收支得出，渤海水体透明度较南黄海偏低、浮游植物生长光限制较强，是引起浮游植物P-I曲线初始斜率敏感度在渤海高于黄海的主要原因。浮游动物最大捕食率及浮游植物死亡率的敏感度空间差异，受渤、黄海浮游植物生物量差异的影响，与生态系统中的高度非线性特征有关。     

2006年夏季渤海初级生产系统的数值模拟研究

应用非结构有限体积近岸海流模型FVCOM并耦合美国环保署水质模型WASP对2006年6～8月份的渤海初级生态系统进行了数值模拟和分析研究,模拟的生态、化学要素包括溶解氧、碳生化需氧量、浮游植物、无机磷、有机氮、有机磷、氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐。模式考虑了海河、滦河、黄河三条河流的径流输入,计算得到了海区夏季营养盐及浮游植物的空间分布和变化情况,模拟结果表明,本文建立的渤海生态系统动力学模型能够模拟出该季节渤海初级生产系统的基本特征,可为渤海的生态环境保护提供辅助参考。     

海水养殖池塘浮游植物碳的计算机模拟

应用光学显微镜法对实验系统浮游植物进行了野外定量研究.测定了系统中浮游植物的种类组成和生物碳素变动,为模型有效性验证提供了野外数据;根据Ecopath能量平衡模型原理建立了海水养殖池塘浮游植物碳的计算机模型,初步确定了包括15个参数的浮游植物模块参数库,通过单因子分析法进行参数敏感性检验,确定了3个敏感性参数,并利用野外实际测定数据进行了模型验证.模拟结果表明本模型成功模拟了海水养殖系统浮游植物碳变动.在建模过程中,光限制因子与水温为影响浮游植物碳的主要内源因素,浮游动物捕食作用为外源影响因素.     

1999年渤海浮游植物生物量的数值模拟

以浮游植物量、浮游动物量、营养盐浓度 (包括无机氮和无机磷 )以及碎屑量为生态变量 ,在HAMSOM水动力学模式的基础上构建了 1个三维浮游生态动力学NPZD模型。采用此模型研究了渤海 1999年浮游植物量和初级生产力的变化情况 ,模拟结果与实测基本相符。模拟结果表明 :1999年渤海浮游植物量的变化大致呈双峰分布 ,春季水华出现在4,5月份 ,秋季水华出现在 9,10月份 ;受透明度和局地水深的影响 ,渤海湾和辽东湾北部浮游植物量的年变化呈夏季大、冬季小的单峰分布。 1999年渤海不同海区初级生产力的变化特征是 :除莱州湾一年中有春、夏 2个峰值外 ,其它 3个海区都是夏季高、冬季低的单峰分布 ;1999年整个渤海年平均的初级生产力为 2 5 7mgC/m2 /d。     

海岸带环境状况评价方法及其应用

本文以渤海为例,开展海岸带生态系统环境状况综合评价方法研究,在综合分析渤海海岸带生态环境状况与影响因子的基础上,提出适用于区域特点的评价指标与方法,建立具有实用性和综合性的环境状况评价模式,实现对渤海海岸带生态系统环境质量状况的定量评价。借鉴国内外成熟的评价方法和评价标准,以站位评价方法为基础,以点构面,构建大尺度区域多指标综合评价模式,建立由海水水质、沉积物质量、底栖生物、滨海湿地和生物体组织污染物5大类、13个参数指标构成的海岸带生态系统评价指标体系。综合评价结果显示渤海海岸带环境状况为一般到良好,与渤海环境现状基本相符,能综合与客观反映研究区域的环境状况,指标体系及其评价模式具有一定的有效性与实用性。     

WRF模式垂直分辨率对海雾模拟影响的个例研究

为精细化研究海雾垂直结构,提高WRF模式模拟海雾水平,利用FNL再分析数据和日平均SST数据驱动WRF模式对2014年2月1日-2日发生在黄渤海海域的一次海雾过程进行了数值研究,在对比实验选定模拟效果较好的参数化方案的基础上,对模式的垂直分层进行敏感性实验,降低前20层高度,分析了垂直分层数,边界层垂直精度对雾区模拟、海雾垂直结构模拟的影响。结果发现提高模式垂直精度后,模式对海雾的模拟能力有了较大提高。研究表明:44层以上的垂直分层下WRF模式能较好模拟黄渤海雾区的分布,增加模式边界层垂直精度可提高海雾能见度模拟效果,并一定程度上消除低云对雾区模拟的干扰。     

渤海中部和渤海海峡及其邻近海域浮游植物粒级生物量的初步研究 Ⅰ.浮游植物粒级生物量的分布特征

对1998年9月和1999年4月在渤海(37°～41°N,117.5°～122.5°E)进行的两次生态系统综合外业调查,对蓬莱、长岛两地进行15个月的连续资料监测,对渤海调查区浮游植物粒级生物量的平面分布、垂直分布、昼夜变化和周年变化特征进行了研究.结果表明,秋季主要以小型浮游植物为主,然后依次为微型和微微型浮游植物;春季主要以微型浮游植物所占比重最高,其次为小型浮游植物,微微型浮游植物占比例最低.1998年秋季对断面1,2浮游植物粒级组分的垂直分布研究表明,在不同海区(调查区西部、南部、渤海中部和渤海海峡)的不同水层,浮游植物粒级生物量的分布有明显差异.潮汐对浮游植物粒级生物量的周日变化影响较大.蓬莱、长岛两地的连续调查资料表明,浮游植物各粒级组分除微微型浮游植物外1a有两个峰.网采浮游植物在4和7月有高峰,4月是主峰;小型网采浮游植物在6和11月有高峰,6月是主峰;微型浮游植物在4和11月有高峰,两峰值接近;微微型浮游植物在9月有高峰.调查区与其他海区浮游植物叶绿素a浓度粒级组分比较,表明小型浮游植物所占比重较大.     

一个高分辨率的长江口台风风暴潮数值预报模式及其应用

利用河口海岸海洋模式(ECOM-Si)建立了一个适用于长江口区风暴潮的数值预报模式.该模式采用对岸线有较好拟合能力的自然正交水平坐标系统和能分辨较复杂海底地形的垂直σ坐标系统.模式考虑了长江口径流量对风暴潮的影响,部分地考虑了天文潮和风暴潮非线性相互作用对风暴增水的影响.风暴潮预报的大气强迫场用模型气压场和模型风场.利用所建立的模式对长江口区台风风暴潮进行了8个个例模拟,模拟增水与实测增水的峰值相比较,平均绝对误差不足10cm.利用本研究建立的模式,就气象因子对风暴潮位的敏感性进行了数值试验.试验结果表明,台风中心气压降低(升高)20hPa可导致约100cm的风暴潮位升高(或降低).台风最大风速半径误差对台风增水的变化影响也较显著.试验还表明,长江径流量增加1倍(减半),可以造成风暴潮的平均增加25cm(减小13cm).天文潮位相变化对风暴增水的影响数值试验表明,当台风暴潮与天文潮在不同位相相互作用,可使风暴潮位最大增加达70cm或减小90cm.     

THEDIAGNOSTICNUMERICALSIMULATIONOFTHREE－DIMENSIONALBAROCLINICCIRCULATIONINTHEYELLOWANDBOHAISEAS

给出一黄渤海三维斜压的数值诊断环流模式，并进行了环流的数值模拟。在黄渤海冬季及夏季的环流模拟研究中，考虑了影响环流的因素，如海面风应力、热盐效应、地形及边界流量交换等影响因子。由模拟结果，正确再现了黄海冷水团密度环流、黄海暖流和沿岸流等的三维特征，并对这些特征的成因进行了分析     

渤海、黄海热结构分析

在多年观测资料基础上,以月平均风应力和周平均海表水温(SST)作为外强迫,对黄海、渤海热结构进行了数值模拟.模拟结果显示渤海的热结构特征自10月至翌年3月为水温垂直均一的冬季型;5～8月为分层结构(由上混合层、跃层、潮混合层组成)的夏季型.4月和9月为两型的过渡期,最低水温出现在2月,最高水温表层出现在8月,底层则在9～10月.黄海沿岸浅水区与渤海有相似的热结构,黄海冷水团和黄海暖流对其中央槽深水区的热结构有重要影响.对底层水的影响而言,前者夏季显著而后者冬季显著,从而导致黄海(槽)的底层水与环境相比呈现夏季冷而冬季暖的特征,底层水温基本上与表面水温的年变化反相;深水区的热结构与渤海相比,均一型结构(1～3月)变短,分层型结构(5～11月)变长,底温年变幅(5℃以内)变小,跃层强度增强.模拟结果还表明,黄海暖流的动力仍然是季风环流,而对黄海冷水团的形成和发展有无动力影响提出质疑.     

1982–2019年渤、黄海海洋热浪时空变化特征分析

基于1982–2019年美国国家海洋和大气管理局最优插值海表温度资料,运用多种统计方法分析了渤、黄海海洋热浪（频次、持续时间、强度）的时空分布特征及与之相关的环流背景。结果表明:（1）海洋热浪具有一定的区域性差异,更强、更持久和更多的海洋热浪多集中在渤海和北黄海海区;（2）近38年来,渤、黄海海洋热浪变化趋势也具有明显的区域性差异,频次、年平均持续时间、年平均平均强度和最大强度总体呈增多、增强趋势,但朝鲜半岛沿岸海域没有显著变化,这与该地区的平均海温变化密切相关;（3）根据日平均海表面温度将海洋热浪分为中等、强、严重和极端4种等级,结果表明,除极端海洋热浪外,其他3种不同等级海洋热浪发生频次和增长趋势均存在显著的地理差异,中等强度海洋热浪在渤、黄海所有区域均频次偏多且有显著的增加趋势,而强和严重海洋热浪主要集中在我国的渤海海域,但渤、黄海区域极端海洋热浪几乎没有发生;（4）就渤、黄海区域平均而言,38年间,共发生83次海洋热浪,平均每年2.2次;海洋热浪具有明显的季节差异,不同等级强度的海洋热浪的多发季节均在夏季;（5）合成分析结果表明,夏季渤、黄海海洋热浪与大气环流密切相关,当从高层到低层贝加尔湖区域上空表现为大范围的相当正压结构的暖性高压异常时,盛行的下沉运动和高空西北气流,带来了晴朗的天气和更多的地面净太阳短波辐射,有利于渤、黄海海洋热浪的形成和维持。     

渤海海域搜救困难度研究

为优化海上搜救资源部署、提高救助成功率,结合层次分析法与模糊综合评价法,从海上搜救的自然环境、辖区信息和行动评估3个方面选取11个指标构建海上搜救困难度评价模型,在验证模型可靠性的基础上,首次对渤海海域开展二维搜救困难度评价和研究。使用成功率来表征搜救困难度并进行时空分布特征分析,成功率越低则困难度越高。结果表明：渤海海上搜救成功率全年分布趋势为海岸线周边海域相对较低,渤海中部海域相对较高。整体来看,夏季成功率远高于其他季节,春、秋季次之,冬季最低。冬季辽东湾及秦皇岛沿岸海域成功率为全年和全海域最低。对渤海沿岸港口海域及中部海域各选1个长期观测的站点开展年变化特征分析,发现同一地点的搜救成功率年变化主要受水温影响,证实了冬季是搜救困难度最高的季节。综上所述,冬季渤海沿岸海域,尤其是辽东湾及秦皇岛沿岸海域为高困难度搜救区,需要加大日常巡逻管理,改善搜救系统部署。     

渤海生态系统健康评价及对策研究

根据2014~2016年渤海各航次监测数据,选择22项因子构建表征研究区水环境、沉积环境、生态系统健康状态的评价指标体系,利用AHP层次分析方法对渤海生态系统的健康状况进行了评价。结果表明,渤海综合生态指数CEI为0.643,健康等级为中级,表明渤海生态系统整体处于亚健康的状态。生态健康较差和差的区域主要集中在莱州湾-渤海湾及其毗连地带的黄河三角洲地区;唐山-秦皇岛-葫芦岛近海及其纵深海域大体处于中级健康水准;渤海中部海区及其毗连的渤海海峡区域,海洋生态健康水平较高。根据评价结果,认为陆源输入、围填海工程是莱州湾和渤海湾的主要胁迫因子,并探讨了相应对策,以期为渤海的综合管理提供决策支持。     

Modelling the response of the planktonic food web to iron fertilization and warming in the NE subarctic Pacific

A one-dimensional ecosystem model with two explicit size classes of phytoplankton was developed for the NE subarctic Pacific to investigate variations in the export of organic particles to the ocean interior due to potential changes in the environment. Specifically, the responses of the planktonic ecosystem to permanent removal of iron limitation and to warming (of 2 and 5 °C) were explored. The ecosystem model consists of five components (small and large phytoplankton, microzooplankton, detritus and nitrogen), and includes grazing by mesozooplankton that varies in time according to long-term observations at Ocean Station Papa (OSP). The model addresses the role of iron limitation on phytoplankton growth and includes temperature dependence of physiological rates. The ecosystem model was forced with annual wind and solar heating from OSP. The model best reproduced the low chlorophyll high nitrate conditions of the NE subarctic Pacific when both small and large phytoplankton were limited by iron such that their maximum specific growth rate was reduced by 10 and 70%, respectively. Sensitivity analysis showed that model results depended on the value of the iron limitation parameter of large phytoplankton (L_Fe-L) and the grazing parameters of micro- and mesozooplankton. To explore the effect of iron limitation, simulations were carried out varying the iron limitation parameters while maintaining the nitrogen flux at the base of the model constant and the grazing pressure by mesozooplankton unchanged. In the warming case, simulations were carried out increasing ocean temperatures by 2° and 5 °C applied only to the ecological components, the flux of nitrate at the base of the model was increased to obtain a steady annual cycle, and grazing by mesozooplankton remained constant. When compared with the standard case, model simulations indicated that both permanent removal of iron limitation and warming cause changes in food web structure and the carbon cycle. The response was more dramatic in the iron-replete case where the phytoplankton community structure in spring changed from one dominated by pico- and nanoplankton to one dominated by large phytoplankton, and primary production increased until it consumed all the external nutrient (N) supply to the upper layer. However, reducing iron deficiency actually led to lower annual primary production due to a decrease in the regeneration of nitrogen in the euphotic zone. These changes in food web structure influenced the magnitude, composition and seasonal cycle of sinking particles.     

渤海海面太阳辐照强度的观测分析与计算方法研究

对渤海海面(1998-09-24～10-07和1999-04-28～05-11)实测太阳辐射日总量同云量的关系和春、秋季的对比关系及其与插值计算出的晴日太阳辐射日总量的关系进行了分析,并同烟台(福山)测站的结果进行了对比分析.通过分析发现,渤海海面太阳辐射日总量春季远大于秋季,其无云条件下的太阳辐射日总量与插值计算出的晴日太阳辐射日总量的差异秋季大于春季.分析表明,海陆温差引起的海面大气垂直输送与水汽物的产生是造成这种差异的主要原因.采用经验公式对渤海海面太阳辐射日总量进行计算,计算结果与实测结果具有较好的一致性.结果表明所用经验公式及推算出的参数适合于春、秋季渤海海面太阳辐照度的计算.     

Biomass of meiobenthic in the Bohai Sea, China

IorasMeiOfauna is a vmp imprtant pep in benthic small bo web energetica1ly duo to theirarell aize and high turnovr rates. A nde Of meMauna op be the recireulaton of nutrient8*Marine nemathe mey keep the bacterial chnies on sand grains in active phase Of gorth byfeding on bacteria, thus enhancing the recirculation Of nutrients (McIntyre, l969; Feller andWrmick, l988; MOntagna et al., l995). But energetics studie8, no matter tfor conductedon the energybudgt level for individua sPeCies or a…