2013年夏季黄、渤海颗粒有机碳分布及来源分析

本文根据2013年夏季黄、渤海海域航次获得的颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)、叶绿素a(chlorophyll a, Chl a)和总悬浮颗粒物(total suspended particles, TSP)数据,结合同步获得的水文环境参数,综合探讨该区夏季POC时空分布特征,以及在不同温盐深水团中POC的主要影响因素。结果表明:在整个研究区POC的浓度范围为102.3～1850.0 μg/L,平均值为(383.7±269.6) μg/L,分布呈现出近岸高、远海低、表层低、底层高的特征。苏北外浅滩海域和北黄海东北区域的10 m层和底层为POC高值区,苏北外海域受到陆源输入、沿岸流混合作用和浮游植物光合作用的影响,POC上下混合均匀且浓度高;南黄海中部因受黄海环流的影响,水体中浮游植物生产力水平低,POC浓度较低。在垂直分布上,近岸海域受陆源输入和再悬浮影响POC浓度高,上下混合均匀;在南黄海和北黄海中部受到黄海环流和黄海冷水团的控制,浮游植物生产力水平低,POC浓度低。对不同温盐水团中POC的影响因素分析发现,在高温低盐水团中,POC受浮游植物初级生产和陆源输入的共同影响;在温盐适中区真光层海水中,浮游植物的初级生产是POC的主要来源;底层的冷水团区,POC主要来源为上层海水中颗粒物的沉降和底层再悬浮作用。     

2016年夏季黄、渤海颗粒有机碳的分布特征及影响因素

本文根据2016年6-7月黄、渤海航次获得的调查数据，分析了黄、渤海海域颗粒有机碳（POC）的浓度变化、空间分布特征并结合盐度、叶绿素a、POC/PON、POC/Chl a平面分布特征和相关性分析，探讨了黄、渤海海域POC的来源和影响因素。结果表明:2016年夏季渤海海域POC平均浓度（500.2±226.5）μg/L，北黄海POC平均浓度（358.2±101.5）μg/L，南黄海POC平均浓度（321.0±158.1）μg/L，渤海海域POC浓度高于黄海，整个海域POC浓度表层高于底层。POC的平面分布特征为近岸高，外海低。调查海域表层POC/PON均值为8.89，POC/Chl a均值为182.52；中层POC/PON均值为8.87，POC/Chl a均值为179.56；底层POC/PON均值为9.41，POC/Chl a均值为178.80。黄海海域浒苔衰败对POC/PON与POC/Chl a影响较大。相关性分析结果表明渤海海域盐度、总悬浮物和叶绿素a与POC存在显著的相关性，是影响POC分布的主要控制因素。南黄海除表层POC浓度与盐度、总悬浮物和叶绿素a浓度有很好的相关性外，中层和底层POC浓度与盐度、总悬浮物和叶绿素a浓度不存在显著的相关性。渤海海域POC主要受陆源和浮游植物共同影响，浮游植物是POC的主要贡献者，而黄海海域POC受长江冲淡水、黄海暖流、苏北沿岸流、生物活动和底层沉积物等多种因素影响，其中苏北近岸和青岛外海，有机碎屑为POC的主要贡献者。     

夏季黄东海颗粒有机碳的分布特征

根据2006年6～7月对黄东海大面调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)的浓度和分布特征。结果表明,夏季黄东海POC的浓度范围是6.07～2 204.17μg.L-1,平均浓度为147.15μg.L-1。POC整体上呈现近岸浓度较高、远岸浓度较低,北部浓度较高,南部浓较低的分布特点;在长江口外及浙江近岸海区存在POC的高值区,特别是长江口外,表层和底层POC浓度很高,这主要是受到长江陆源输入的重要影响。在垂直分布上,南黄海区POC的浓度分布整体上呈现上层水体浓度较低,下层水体浓度较高的特点,这主要是受底质再悬浮的影响。而东海区呈现近岸POC浓度较高,离岸POC浓度较低的特点,这主要是受长江冲淡水输入的影响。     

秋季南黄海西部营养盐的分布及其与环流场的关系

重点分析和研究了秋季南黄海西部营养盐的分布状况和水文特征,并在此基础上探讨了营养盐分布及其运移规律与该海域环流场的关系.结果表明:长江冲淡水、苏北沿岸水以及鲁北沿岸水所引起的物质输入是导致南黄海西部近岸海域三个营养盐含量高值区形成的主要因素;由于跃层阻隔以及底层有机物的氧化分解,调查海域中部底层水体也存在较大面积的营养...     

春季长江口颗粒有机碳年际分布变化及其影响因素分析

根据2013—2016年春季(5月)长江口及其邻近海域4个航次环境综合调查数据,探讨春季长江口水体颗粒有机碳(POC)时空分布特征及其环境影响因素。结果显示:2013—2016年春季长江口POC浓度范围为0.22~16.99 mg/L,均值为1.80 mg/L,总水域POC年际间变化显著,底层浓度高于表层。从口门区、近岸区和近海区三个子水域来看,除近岸底层POC浓度处于高值,年际差异不显著之外,其余水域的表、底层均存在空间变异和年际差异。POC浓度在口门附近偏南部水域达到高值,后沿长江冲淡水(CDW)方向降低,低值区位于近海底层,但表层POC在近海水域123°E附近出现次高值。POC浓度与盐度之间具有显著负相关关系,且相关性逐年递减;POC浓度与总悬浮物浓度(TSM)呈显著正相关,底层相关性高于表层;近海区表层POC与叶绿素a正相关关系极显著,二者高值区均分布在123°E附近。入海径流量与长江口春季POC浓度呈现出截然相反的年际变化趋势,径流对有机碳的稀释作用高于其输入作用。长江口春季POC主要以碎屑源为主,其分布与有机碳源、海水的稀释作用、悬浮物运动等多种因素有关,高浊水体中悬浮物影响显著,陆源有机碳对POC的影响在长江口近海水域有所弱化,而浮游植物对POC的贡献凸显。     

夏季北黄海水体浊度分布特征的初步研究

应用2007月7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度资料,与同步获得的悬浮物质量浓度进行拟合分析,结果表明,中底层水的相关系数在0.94以上,表层相关度较差.根据调查海域浊度的水平大面分布及选取的6个典型断面的垂直分布,初步阐述了夏季北黄海水体浊度的分布特征——近岸高和底层高,山东半岛北部沿岸、成山角海域和老铁山水道以及庄河河口附近海域为高浊度区.夏季北黄海冷水团对水体浊度分布具有控制性影响:调查海域水体垂向层结稳定,北黄海冷水团海域中下层表现为高盐、低温、高密特征,水体浊度小,且浊度锋面的分布与温度较为相近.同时,夏季北黄海冷水团对悬浮物的分布起到了屏障作用——在山东半岛北部沿岸和辽东半岛南部沿岸阻止了近岸悬浮物的经向输送,而在山东半岛东部沿岸则阻止了近岸悬浮物的纬向输送.     

南黄海溶解有机碳的生物地球化学特征分析

依据1997-2003年每年1次的南黄海调查得到的溶解有机碳(DOC)数据,重点分析了2002年秋末冬初季节南黄海DOC的分布特征及其生物地球化学控制机制。结果表明,2002年秋末冬初南黄海表层海水DOC质量浓度为1.62~2.42 mg/L,平均值为2.02 mg/L,高于大洋的平均值,具有典型近海特征;南黄海DOC分布呈现北部高,南部低,在量值上,A断面>B断面>C断面,且有显著近岸高、远离海岸中部海区低的特点。近岸高值区主要受陆源输入影响,包括径流输入和人类活动两个方面,陆源输入相对生物生产过程更为重要;中部低值区主要受控于来自东海低DOC海流的冲淡作用。垂直方向上DOC质量浓度变化不大,这明显与南黄海海水混合较好有关。7 a中南黄海DOC质量浓度总体上呈略微下降趋势,北部海域表现尤为明显,南黄海生物生产量的下降及近年来南黄海整体环境质量的提高是引起DOC下降的主要原因。     

冬季东海典型海域颗粒有机碳的垂直分布

就冬季东海陆架典型海域POC的垂直分布进行了研究。结果表明受黄海沿岸流影响的中陆架砂质区POC和悬浮体含量高,POC的垂直分布表现为从表层到底层逐渐增高;悬浮体含量低的中陆架济州岛西南泥质区和砂质区,POC含量低,其垂直分布比较均匀。POC的垂直分布与海水体中的总悬浮颗粒物浓度、陆源沉积物供应和海洋生物作用密切相关。     

渤海B1断面夏季温盐结构及变化趋势

采用特征量和线性拟合的方法,对1976～2003年8月的B1断面温盐调查资料进行分析.结果表明:夏季渤海暖水深入沿岸两端及渤海中部,深水处具有南北2个冷水区,形成冷、暖水体并存的分布特征.渤海夏季温度场结构分布是多种海洋物理环境要素的综合影响所致,太阳辐射和地形是基本原因之一,北黄海冷水侵入是冷暖水区维持的重要原因.冷水区多年温度有正变化率,温度变化正距平的信号来自大气气候变暖;而渤海中部高温水体则具有负变化率,温度变化负距平的信号来自北黄海次表层温度的变化,可能与北黄海冷水侵入渤海有关.夏季近岸盐度低,底层盐度高.盐度多年变化以正变率为主,造成岸边盐度升值明显的主要原因是河流入海淡水量的减少和工业污染.     

渤黄海营养盐结构及其潜在限制作用的时空分布

根据2006-2007年4个季节的现场调查资料,分析探讨了渤海和黄海营养盐结构分布变化特征及其对浮游植物生长的潜在的限制状况.结果表明,渤黄海水体 Si/N/P 比值均偏离 Redfield 比值,季节变化明显;春夏冬季 N/P和 Si/P比值由近岸向远岸海域递减,高值区主要分布在黄河口、鸭绿江口及苏北近岸,秋季上层水体N/P和Si/P比值的分布趋势有所不同,高值区主要分布在南黄海的中部海域.受陆源输入的影响,近岸特别是河口区 N/P和 Si/P比值均较高,温跃层的生消变化和生物活动调控着黄海中部海域营养盐结构的变化.渤黄海浮游植物生长主要受P的潜在限制,部分季节受N、Si的潜在限制;营养盐限制状况存在着明显的时空变化及不同营养盐的同时或交替限制的现象.     

长江口及其邻近海域叶绿素a分布特征及其与低氧区形成的关系

于2013年3月和8月研究了长江口及其邻近海域叶绿素a的分布特征,并对环境因子和长江冲淡水对浮游植物生物量分布的影响进行了探讨。结果表明,叶绿素a浓度在丰水期较高,平均值为5.18μg/L,最高值达32.05μg/L,现场海水出现变色现象;与同期历史资料对比分析,发现该海域叶绿素a浓度呈现出波动增长趋势。丰水期与枯水期叶绿素a的相对高值区均位于冲淡水的中部,122.5°E~123°E之间;丰水期在调查海域出现溶解氧低值区与低氧区,最低值仅为0.64 mg/L;发现低氧区出现位置北移、面积扩大和溶解氧最低值下降的趋势。底层溶解氧低值区分布与表层叶绿素高值区大致吻合,表明低氧现象与表层浮游植物的生长和现存量密切相关,在跃层存在的水体中表层浮游植物的大量繁殖易造成底层低氧区的出现。     

南黄海秋季叶绿素a的分布特征与浮游植物的固碳强度

依据2005年10月中下旬对南黄海的调查结果,系统阐述了2005年秋季南黄海叶绿素a的分布特征,并估算了南黄海和东中国近海初级生产力水平及浮游植物固碳强度,分析了控制其变化的生物地球化学机制.结果表明,南黄海表层叶绿素a含量的变化范围为0.11~2.38 mg/m3,平均浓度为0.66 mg/m3,明显高于50 m层的含量.南黄海表层和次表层叶绿素a分布趋势基本一致,均显现出西北高、东南低的趋势,在近岸海域出现显著的高值带,这主要是由于受到陆源输入和沿岸流带来的高营养盐的影响;中部海域的低值区则主要受控于来自东海低营养盐海流的“冲淡”作用.在垂直分布上,叶绿素a最高值基本出现在次表层,与以往发现的该海域次表层溶解氧最大值一致,这显然与南黄海浮游植物及区域水团特性有关.2005年秋季南黄海初级生产力(C)变化在95~1 634 mg/(m2·d),平均为586 mg/(m2·d),其分布趋势显示了海洋初级生产力与海水磷浓度以及水团、海流的关系.应用初级生产力估算的浮游植物固碳强度的结果表明,我国东部近海浮游植物年总固碳量约为222Mt,约占全球近海浮游植物的年固碳量的2.0%,为我国东部近海通过海-气界面总表观碳汇强度每年1 369万t的16.2倍,在不同的海域,浮游植物固碳量是其通过海-气界面总表观碳汇强度的倍数不同(渤海为3.0倍,黄海为6.7倍,东海为81.6倍).     

基于水色遥感的黄、东海叶绿素a浓度季节和年际变化特征分析

海洋叶绿素a浓度是衡量海洋浮游植物的生物量和富营养化程度的最基本指标之一。黄、东海叶绿素a浓度年际变化显著,其影响因素需深入分析。本文依据黄、东海的地理位置、水深和生态特征将其分为5个区域进行研究。由5个区域叶绿素a浓度的季节变化可以看出,水华发生早晚依次是黄海西岸—北黄海中部—南黄海中部—东海陆架区—东海近岸海区。从年际变化可以看出,除东海陆架外,其它4个区域的变化幅度均较大。在冬季和夏季,5个区域的基础生物量在2008年均达到最低;在春季和秋季,黄、东海近岸和北黄海中部的年际变化较大,5个区域在2006年春季均达到最高;2009年秋季较其它年份均低。5个区域基础生物量由高到低为:黄、东海近岸较高,然后是北黄海中部和南黄海中部,东海陆架最低。从与水温、风速和有效光合辐射的相关分析来看,浮游植物生长的年际变化受海面风速的影响较大。近岸区域水体混合均匀,营养盐丰富,风速较小时水体稳定有利于浮游植物生长,而水深较深区域,风速较大时,营养盐易补充到表层,有利于浮游植物生长。     

北极拉普捷夫海夏、秋季颗粒有机碳的分布与来源

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具特色。本文基于2018年中俄第二次北极联合科考获得的悬浮颗粒物样品和水文资料,研究了夏末秋初拉普捷夫海颗粒有机碳的分布特征、来源及其影响因素。结果表明,颗粒有机碳（POC）的浓度位于35.27～1 185.58 μg/L之间,平均为172.65 μg/L。受河流输入、海岸侵蚀和海洋初级生产力的影响,表层POC浓度分布呈现近岸高、远岸低趋势;底层POC浓度分布主要受控于沉积再悬浮作用,高浓度POC出现在勒拿河三角洲的东部区域。总悬浮颗粒物浓度与POC浓度总体呈显著正相关,显示出其对POC空间分布的直接影响,且两者在底层中的相关性要高于表层,表明不同层位的POC可能存在来源差异。研究区POC的δ13C值处于?31.03‰～?25.79‰之间,表层δ13C值较底层明显偏负,且部分站位的δ13C值甚至低于周边陆源有机碳的端元,这反映了可能除陆源输入的贡献外,近海浮游植物直接利用大量陆源有机质降解产生的溶解无机碳的过程也对该区域POC的供应和来源解析具有重要的影响。     

南黄海与东海北部春季悬浮体颗粒有机碳分布

2006年4—5月对南黄海和东海北部进行了悬浮体调查,分析研究了45个站位的悬浮体资料和数据,阐述了南黄海和东海北部春季颗粒有机碳(POC)的平面和垂向分布特征,并结合悬浮体总氮(PN)和C/N摩尔比值探讨了其来源及其影响因素。结果表明,研究区春季表层悬浮体POC在东海北部31°N、123°E附近含量最高,124°E以东悬浮体POC含量相对降低;长江口邻近海区表层悬浮体POC浓度较高,与长江冲淡水径流携带大量营养物质刺激生物生长有关。底层悬浮体POC含量高值区出现在南黄海33.5°N、121.5°E附近,在东海31.5°N、124.5°E附近出现次高值区,东海31°N以南区域POC含量则相对较低,高浓度主要受底质再悬浮作用影响。C/N摩尔比显示,南黄海和东海北部悬浮体有机质主要为海洋来源。研究区悬浮体POC的分布主要受海流影响,可以识别出黄海暖流、苏北沿岸流和长江冲淡水等控制区。南黄海和东海北部悬浮体POC分布是有机质来源和海流作用等因素共同作用的结果。     

北黄海夏季pCO2分布及海-气CO2通量

基于在2006年夏季北黄海收集的的高分辨率的表层CO2分压(pCO2)数据,结合水文和生物地球化学同步观测参数,探讨了夏季北黄海pCO2空间分布的控制因素。结果表明,夏季北黄海与大多数中低纬度陆架海类似,由于水温较高,表层pCO2较高(平均值为(463±41)μatm),整个海域相对大气CO2过饱和。表层pCO2分布具有明显的区域差异,辽南和鲁北近岸海域pCO2明显高于中部区域,辽南近岸的高pCO2主要与河流输入和水产养殖引起的生物好氧呼吸有关,而鲁北沿岸的高pCO2主要与烟台近岸的底层冷水涌升及由混合引起的高碳酸盐含量的黄河泥沙的再悬浮有关;在海区中部大部分水域,pCO2与温度之间有较好的相关性,说明温度是这一区域pCO2分布较为重要的控制因子。另外,采用Wannikhof的海-气气体交换系数估计了北黄海夏季海-气CO2通量,结果表明整个北黄海是大气CO2的源,平均释放速率为(4.00±0.57)mmol.m-2.d-1,高于南黄海夏季海-气CO2通量。     

秋季长江口水体颗粒有机碳年际变化及影响因素分析

根据2007—2012年长江口及其邻近海域4个航次(11月)调查资料,探讨了长江口秋季颗粒有机碳(POC)时空分布特征;结合长江口环境要素和陆源输入(径流、输沙),分析了秋季POC分布的主要影响因素。结果表明:(1)2007—2012年秋季长江口POC浓度范围为0.03—16.95mg/L,均值2.30mg/L,底层POC浓度高于表层。长江口表层POC浓度存在显著的年际变化特征。(2)长江口区POC分布呈现沿长江径流入海方向降低的趋势,高值区出现在口门附近偏南部水域。口门内和近岸水域POC显著高于近海水域。口门水域POC年际间相对稳定,近岸和近海水域年际变化显著。(3)长江口POC分布与盐度呈非保守性变化,悬浮物是POC分布的主要控制因素,多数年份POC与叶绿素a相关程度较弱。(4)河口来水来沙量对POC浓度具有较强的制约性,径流的主要影响区域在口门内和近岸区,输沙的主要影响区域在最大浑浊带和长江口北部水域。(5)入海输沙量与长江口水域POC相关性最强。咸淡水交汇引起的悬浮物沉积和沉积物的再悬浮强度决定口门内水域POC浓度,浑浊度较高的近岸水体POC对陆源输入泥沙的依赖性较强,长江口外侧海域初级生产力水平成为POC浓度的重要影响因素。     

夏冬季北黄海水体浊度分布特征研究

应用2007年1月和7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度等资料,分析了夏季和冬季北黄海海域水体浊度的水平和垂向分布特征,初步阐述了夏、冬季北黄海水体浊度分布具有南北高,中间低的特征。无论是夏季还是冬季,山东半岛东北沿岸和辽东半岛东南沿岸为高浊度区,中部海域受北黄海冷水团的影响而维持低浊度。夏季,北黄海冷水团导致的水体层结效应产生了"水障"作用——悬浮物只能沿岸分布和输送;冬季,山东半岛东端外海的强海流切变锋阻碍了悬浮物的纬向输送。此外,研究还发现由于黄海冷水团和黄海暖流的作用,导致夏、冬季黄海中部的沉积动力环境有所差异。     

南黄海春季海水化学要素的分布特征及其受控因素

基于2007年4月对南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及影响因素进行了探讨。结果表明,受浮游植物光合作用的影响,南黄海中北部上层海域出现了DO、pH的高值区以及营养盐的低值区,而底层则因有机物的分解,DO和pH较低而营养盐含量较高;受苏北沿岸水、长江冲淡水和/或台湾暖流前缘混合水的影响,南黄海西南部海域表、底层DO含量均较低,但却为营养盐的最高值区,且表层水中无机氮盈余状况的分布与该海域环流状况、尤其是苏北沿岸水的扩展途径密切相关,表现为无机氮相对过剩,而无机磷相对缺乏;南黄海西部沿岸流对营养盐往东南方向的输运态势较为明显,同时,首次从营养盐分布的角度揭示了这一水动力过程;受苏北沿岸水、黄海暖流以及两者之间的南黄海西部沿岸流主体的影响,南黄海斜断面上海水化学要素的分布具有明显的区域化特征和空间结构。     

黄、渤海沉积物中陆源脂类有机质的组成分布与转化特征

本文对黄、渤海表层沉积物中脂类化合物的组成进行了分析研究。结果表明,黄、渤海表层沉积物有机碳的含量为0.03%~1.02%,以黄河口含量最低,黄河口外和双台子河口外,以及北黄海和南黄海中部含量较高。有机质碳稳定同位素δ13C的分布为-21.55‰~-24.28‰,表征其陆海双重来源特征,并且海源特征由河口向海、由近岸向离岸逐渐增强。陆源脂类化合物以河口处略高,河道处略低,由河口向渤海中部和靠近渤海海峡方向迅速降低,表现出显著的河流输入特征;其形态组成由河道的游离态接近100%的绝对优势,迅速转变为渤海中部的以皂化结合态为主（大于50%）,仅在渤海中部和渤海海峡附近存在小于5%的矿物结合态,转化程度较低。北黄海中部和南黄海中部泥质区的有机碳和陆源脂类化合物显著富集,但其对总有机碳的相对贡献较小;其中皂化结合态超过50%,矿物结合态小于10%,说明其具有中等偏高的转化程度。