胶州湾北部水层生态动力学模型与模拟 Ⅰ.胶州湾北部水层生态动力学模型

建立了一个包括浮游植物、浮游动物、无机氮和磷、溶解态与悬浮有机物及溶解氧七状态变量的浅海水体生态动力学箱式模型,并且考虑了海面太阳辐照度变化、海水与底泥温度变化以及营养盐海底溶出和陆源流入的影响。初步分析了在胶州湾北部浮游生态系统演变的几个特征时期动力学方程中的物流动态特征。结果是比较合理的。     

胶州湾北部水层-底栖耦合生态系统的动力数值模拟分析

基于胶州湾1995年5航次的生态动力学综合实验观测，建立了一个水层－底栖生态系耦合的动力学箱式模型，其中水层亚模型包括浮游植物、浮游动物、无机氮、无机磷以及DOC、POC和溶解氧7变量，底栖部分包括大型、小型底栖生物、细胞、碎屑及无机氮和磷6变量。模型考虑了海面太阳辐照度变化、海水及底泥温度变化，以及营养盐与DOC陆源流入的影响，利用该模型成功地模拟了胶州湾北部各生态变量的季节变化特征。同吴增茂等（1999）水层模型模拟结果相比可以看出，耦合模型的结果更加合理。     

海洋生态动力学模型在海洋生态保护中的应用

介绍了海洋生态动力学模型的基本组成和分类。从初级生产力模拟、生态系统过程模拟和生态影响评价模拟三方面阐述了生态动力学模型在海洋生态保护中的应用,最后总结了海洋生态动力学模型研究中亟待解决的问题。     

纳污海水中CDO生化降解过程的模拟试验研究

１９９５年５￣１１月期间,采取渤海湾海水,控制不同的试验水温和不同的有机物起始浓度,采用试验室模拟方法,测定ＣＯＤ生化降解曲线,依据ＣＣＤ降解动力学理论,得出了不同环境条件下的ＣＯＤ生化降解动力学参数,经过归纳综合,建立了纳污海水中ＣＯＤ的生化降解动力学参数方程式,试验结果显示,渤海湾天津近岸排海污水ＣＯＤ生化降解过程符合一级反应动力学模型,其降解速率系数ｋ值介于０．０２３￣０．０７６ｄ＾－１之间     

基于系统动力学的胶州湾生态安全评价研究

为综合评价胶州湾生态安全状况,本研究利用系统动力学方法和层次分析-综合指数法对胶州湾生态安全评价进行研究。将胶州湾系统动力学模型分为5个子系统,包括人口、资源、经济、环境和生态子系统综合分析,选取17个指标构建生态安全评价指标体系,系统分析2003至2025年的胶州湾生态安全状况。结果显示:按照现状发展,胶州湾生态安全处于中等水平。未来10年,通过人口、经济、环保等方面优化后,情形有所好转。     

海洋生态动力学模型的研究进展

海洋生态系统动力学模型与模拟研究是海洋生态学研究的最重要方面之一,依据近来国内外的研究成果,综述了海洋生态系统动力学模型的目的、研究方法及建立数学模型应遵循的原则、进展以及未来的发展方向,讨论了海洋生态模型的基本性质及分类并就它们在海洋生态系统研究中的应用作了一些初步分析。     

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。     

胶州湾营养盐的长期变化及其生态效应

依据改革开放40 a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析。结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(DSi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少。营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制。胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L^-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加。分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因。2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因。     

长江口海域赤潮生态动力学模型及赤潮控制因子研究

基于中日使用长江口海域生态围隔的试验数据,建立了长江口海域六分量赤潮生态动力学模型,并用海上实测数据进行了检验。进而详细讨论了营养盐及光照强度对赤潮形成的。结果表明,此次海洋生态围隔试验加入营养盐无机磷所达到的浓度对于诱发该赤潮过程是适宜的。随着初始浓度的降以一定程度便不再影响叶绿素浓度分布。当光照为原光照强度的５０％时,叶绿素浓度最高可达３５μｇ／Ｌ。长江口海发生我机氮和无我营养盐浓度阈值分别为     

长江口及邻近海域枯季水质生态模拟研究

将一个由水动力、粘性泥沙和水质生态模型搭建的综合模拟系统应用于长江口及邻近海域,采用枯季(11—4月)平均水文气象条件设置并驱动模型。将模拟结果与2003年3月观测资料及其他历史资料进行比对发现,模拟结果总体上很好地再现了研究海区枯季温度、盐度、悬浮泥沙、无机氮、无机磷等生态水质要素的水平和垂直分布趋势,说明模型可反映研究海区的水动力、泥沙和水质生态的关键过程。模拟结果中,DIN的分布趋势呈现出"近岸河口高、外海低"的特点,长江口和钱塘江口附近含量最高;DIP的高浓度区不仅仅在长江口及杭州湾,在浙江近海其它区域的浓度值也较高;浮游植物量最大的区域位于舟山以东海域。另外,3个条件响应数值试验表明,枯季长江口及邻近海区无机氮和无机磷均处于富余状态,尤其是无机氮,即使在陆源输入减半的情况下,仍然富余,没有被浮游植物充分利用;研究区域的高质量浓度悬浮泥沙通过限制光照强度控制着浮游植物的生长。     

胶州湾围隔浮游生态系统氮、磷营养盐迁移-转化模型研究

通过对目前生态动力学模型的总结和综合,以生态系统中氮、磷营养盐循环为主线,建立了适用于海洋围隔浮游生态系统的多变量的营养盐迁移-转化动力学模型.该模型包括浮游植物、浮游动物、溶解无机态营养盐、溶解有机态营养盐和生物碎屑5个模块,涉及溶解无机氮、磷酸盐、溶解有机氮、溶解有机磷、浮游植物、浮游动物和生物碎屑7个状态变量.分别利用1999年秋季和2000年夏季胶州湾围隔生态实验数据进行了模型和验证工作,成功地模拟了富加营养盐条件下围隔浮游生态系统中氮、磷营养盐生物化学迁移-转化过程,并确定了20余个参数的量值.     

水层-底栖耦合生态动力学研究的某些进展

概述浅海生态系的水层系统与底栖系统耦合的基本原理,着重介绍有机质沉降动力学、底栖生态系统对有机质的响应、生物沉降和侧向平流、生物扰动和沉积物再悬浮研究的进展,结语中提出应予优先支持研究的科学问题。     

厦门湾浮游生物量和营养盐含量时空分布的数值模拟研究

初步构建了一个以浮游植物（P）、浮游动物（Z）和营养盐（N,包括无机氮和活性磷酸盐）为生态变量的NPZ简单生态模型,并通过与POM三维水动力模型的耦合,建立了三维浮游生态动力学模型,开展了厦门湾全海域三维浮游生态系统时空变化的模拟研究.结果显示,厦门海域浮游动植物有明显的季节变化,春、夏季生物量最高,秋、冬季较低,但不同的海区达到峰值的季节并不相同;活性磷酸盐含量冬季最高,春季最低,与浮游植物量值有较明显的反位相关系,表明厦门湾海域浮游植物的生长主要受活性磷酸盐含量限制.模拟结果符合历史观测特征,且模拟值与实测值量级比较吻合,因此所建立的三维浮游生态动力学模型可用于描述厦门湾海域浮游生态的时空变化特征.     

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。     

加利福尼亚北部陆架的沉积相模拟

加利福尼亚北部陆架的沉积相模拟ＹｏｎｇＺｈａｎｇ等近２０年来,沉积学家和地层学家越来越多地应用沉积相模型解释沉积环境。这些模型大多通过推理和模型复合技术来描述、解释沉积序列。在这期间,对大陆架上的边界层流动力学和沉积搬运有了精深的研究,交叉学科使沉积...     

河口水与污水混合有机物和磷的转移动力学

污水与九龙江河口水混合研究表明，ＣＯＤ的降解符合一级动力学模式，降解速率常数ｋ在０．０４－０．１１ｄ＾－１之间，水体有机物的转移以降解作用为主；两种水体混合时，先产生磷的吸附，后释放，整个过程表现为颗业磷向溶解无机磷的转移。     

沿岸近海营养物质收支动力学

沿岸近海营养物质收支动力学的研究已成为全球性的重要课题之一。Ｈ．Ｄ．霍兰较全面地描述了营养物质在河流、大气和海洋中的转移及其通量［１］。Ｓｉｍｐｓｏｎ等１９７５年研究了纽约污水排放对Ｈｕｄｓｏｎ河口营养盐收支的影响。Ｍａｃｋａｙ和Ｌｅａｔｈｅｒｌａｎｄ１９７６年系统地研究了英国Ｃｌｙｄｅ河口湾营养盐的收支。近年来,由国际地圈－生物圈计划（ＩＧＢ）组织的沿岸带陆海相互作用研究（Ｌａｎｄ－ＯｃｅａｎＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＣｏａｓｔａｌＺｏｎｅ,１９９４～２０００,简称ＬＯＩＣＺ）计划已把…     

海洋生态系统非线性动力学研究

海洋生态经济系统非线性动力学模型的建立及分析,对我国海洋生态经济发展乃至社会经济的发展都具有重要意义.建立了新的海洋生态经济系统动力学模型,研究了模型的稳定性和分岔现象,揭示了该系统的非线性动力学特性.     

南海北部海洋生态模型的参数分析及遗传算法优化

海洋生态系统动力学模型是研究海洋生态环境的重要手段。随着模型的发展, 生态参数取值不确定性增加, 对模型结果的影响逐渐增大, 因此模型参数优化显得尤为重要。本研究在南海北部应用一维物理-生态耦合模型, 通过对模型生态参数进行敏感性分析, 获取关键生态参数, 利用遗传算法对参数进行优化。结果表明, 模型中的敏感参数主要集中于浮游植物生长和浮游动物生长、摄食和死亡以及碎屑沉降等过程。针对以上参数利用遗传算法优化, 发现仅加入表层卫星数据, 模型表层和垂向模拟误差分别降低27.80%和21.40%; 加入垂向观测数据, 表层和垂向模拟误差分别降低14.90%和32.70%。遗传算法应用于海洋生态模型的关键参数优化研究, 所获取的参数对模型有明显的改善效果, 提高了耦合模型对生态系统的模拟精度, 为参数优化在三维模型中的应用提供了依据。     

胶州湾海域COD浓度场数值计算应用研究

ＣＯＤ作为有机污染物，是影响近海海域水质的主要指标之一，本文采用分步杂交数值计算方法，在模拟计算了胶州湾海域Ｍ２分潮潮流场的基础上，根据胶州湾沿岸青岛市排污口的ＣＯＤ排放量，对胶州湾海域中的ＣＯＤ浓度分布作了数值计算对基未来的水质状况作了预测。