黄海热结构的三层模式

本文建立了黄海热结构的一维三层模式.模式中包含海面热输入和风混合作用下形成的上均匀层,由潮流混合作用形成的下均匀层以及具有一定厚度的温跃层.我们分别得到了上、下层的卷挟速度.本模式较好地描述了黄海季节温跃层的成长和消衰过程,并比较成功地模拟出了黄海冷水团、苏北沿岸锋及其表层冷水等重要水文现象,对它们的形成机制和青岛外海水域的强温跃层现象作了较合理的解释,认为潮流混合对苏北沿岸锋及青岛外海水域强温跃层的形成起了关键性的作用.在风混合和潮混合作用下,一部分高营养盐的下层水被卷挟到上层,这对提高海区的生物生产力具有重要意义.     

表面波对于混合层中湍流强化作用的实验研究

文中介绍了一项二层流体内密度界面处湍流挟卷的实验室研究。实验结果表明,有表面波存在时,混合层下密度界面处的挟卷速度较之无表面波时有明显的增大。这个实验事实的可能的海洋学含义为:不破碎的表面势波对于混合层内湍流有强化的作用,因而成为在考查密跃层变迁问题中应考虑在内的动力因素。     

黄海氮磷营养盐的循环和收支研究

建立了一个生物-物理耦合的三维营养盐动力学模型,模拟了黄海无机氮、活性磷酸盐和叶绿素a的年循环规律,估算了黄海营养盐的收支情况和季节差异,并将数值结果与实测资料进行比较。结果表明:黄海无机氮和无机磷经历了春、夏的消耗及秋、冬的补充,维持了黄海全年较高的生产力,年平均初级生产力达508mgC·m-2·d-1。黄海水文环境在很大程度上影响着营养盐的分布和生态功能:黄海中部深水区季节性热层化在春季萌发、秋末消衰,使夏季表层水营养盐匮乏,底层冷水团营养盐大量蓄集,因此初级生产力在5-6月和11月出现双峰特征,而近岸海水几乎全年混合均匀,初级生产力单峰出现在6-8月。河流每年为黄海输送225.4×103t无机氮和6.82×103t无机磷,使北黄海及近岸营养盐丰富,尤其朝鲜沿岸径流注入大量的营养盐,使其新生生产力较高,f比平均达55%。光合作用和呼吸作用是营养盐最大的汇和源,黄海中部沉积物-水界面交换向水体提供大量的硝酸氮,为新生产贡献56%的氮。大气沉降补充的营养盐占年初级生产所需氮、磷的6%和1.5%,为河流输入营养盐的3～5倍。     

夏季黄东海硝酸盐垂向扩散通量的分析

湍流扩散过程导致的硝酸盐垂向输运对海水表层的浮游植物生长和初级生产力的大小有着重要影响。本文基于2018年夏季黄、东海水文环境、硝酸盐浓度和湍动能耗散率的同步、原位数据，分析了海域温度、盐度和硝酸盐的空间分布特征，结果表明营养盐含量丰富的黄海冷水团、长江冲淡水、东海北部底层混合水与黑潮次表层水是影响研究海域硝酸盐分布的主要水团。利用垂向湍扩散硝酸盐通量公式，计算了三个选定断面上的硝酸盐垂向扩散通量，其高值区与湍流扩散系数的高值区的位置基本一致。针对存在明显硝酸盐跃层的站位，计算得到跨硝酸盐跃层的垂向通量F_ND的范围在-9.78—36.60mmol/（m²·d）之间，在黄海冷水团区，夏季温跃层限制了该区营养盐向近表层的湍流垂向扩散；东海北部底层混合水区，湍流垂向扩散向上层补充了大量硝酸盐，促进了跃层之上浮游植物的生长；黑潮次表层水影响海区，夏季中层水体混合较弱，跨跃层的垂向通量也普遍偏低。开展硝酸盐垂向扩散通量的计算与分析，对进一步明确营养盐的输运机制有着重要研究意义。     

黄海溶解氧垂直分布最大值的数值研究

建立了一个二维断面溶解氧的数值模式,模拟了黄海溶解氧垂直分布最大值的形成和演化过程,并对影响溶解氧垂直分布状况的3种主要过程,即垂直涡动混合、生物活动和海气界面的气体交换进行了数值试验和讨论。结果表明,在增温期,由于温跃层的形成和存在,限制了垂直方向的交换,使跃层下界附近的溶解氧得以保留,同时上层海气交换和下层有机物分解耗氧,从而在跃层附近形成最大值;由于黄海海区的跃层一般都在真光层以内,因此生物产氧可以增加跃层附近氧的含量,进而影响最大值的大小,但对是否形成最大值影响不大;上混合层中的生物产氧大都通过海气界面的气体交换进入大气。海气界面的气体交换速度可以影响上混合层的溶解氧浓度,但对溶解氧最大值影响很小。     

北黄海西部海区营养盐季节变化及其影响因素探讨

根据2006-07-2007-10对北黄海4个航次调查资料,分析并讨论了北黄海西部海区营养盐四季变化及其影响因素。DIN,PO4-P和SiO3-Si的浓度从春季到冬季逐渐升高。春、夏、秋季营养盐底层浓度均远远大于表层的,冬季营养盐各层浓度相近。黄海冷水团是影响北黄海西部营养盐季节变化的主要因素,黄海暖流和鸭绿江水的输入对北黄海西部营养盐季节变化影响不显著;受北黄海跃层的影响,北黄海西部海区营养盐浓度除冬季外,垂直方向均呈现出分层现象,表层浮游植物吸收营养盐,使表层营养盐浓度低于底层的。     

夏季长江河口层化与湍流混合特征分析

利用2016年夏季长江河口现场水文特性与湍流微结构观测资料, 分析了长江河口水体温盐结构、层化发育、湍流与混合特征。结果表明: 1)夏季长江河口水体密度层化结构明显, 根据各层水体密度梯度差异, 可将水体分为底部混合层和上层密度跃层, 两部分的密度层化界限与浮力频率等值线lg N ² = - 4.0接近。2)底部混合层湍动能耗散率大, 层化结构弱, 水体分层稳定性弱; 上层密度跃层湍动能耗散小, 层化结构强, 水体分层稳定性强, 这有利于河口内波的发育与传播。3)在密度层化的作用下, 水体的湍动能耗散率、湍动能剪切生成及浮力通量的能量关系在一定范围内符合湍动能局部能量平衡方程。不同层之间的湍流弗劳德数Fr_t和湍流雷诺数Re_t在Fr_t-Re_t平面上呈现明显的分区, 与经典的分层剪切流理论基本吻合。     

台风对上层海洋初级生产力和营养盐输运的影响

利用垂直一维物理-生物耦合模型模拟了台风"派比安"和超强台风"珍珠"对南海北部水温、营养盐和叶绿素垂直分布的影响,并估算了2次台风对初级生产力和营养盐垂直输送的贡献。结果表明,"派比安"引发50m以浅海水温度降低,表层降温2.0℃,50~130m海水温度升高,混合层加深30m,海表叶绿素浓度增加0.18mg·m~(-3),营养盐垂向输运对初级生产力的贡献为2.3×103 mg C·m~(-2),约占全年的3%。"珍珠"引发55m以浅海水温度降低,表层降温超过5.0℃,55~150m海水温度升高,混合层加深85m,海表叶绿素浓度增加0.9mg·m~(-3),带来的营养盐垂向输运量约为全年的30%,对初级生产力的贡献为12.8×103 mg C·m~(-2),约占全年的18%。可见,台风过程,特别是强台风过程对上层海洋的初级生产和生物地球化学过程具有显著影响。台风的强度和移动速度等自身特征是决定海洋环境要素对台风响应程度的核心要素,同时台风过境前的水体层化状态和营养盐水平也是不可忽视的因素。     

大气氮沉降对南黄海初级生产过程影响的数值研究

本研究利用三维物理-生物耦合模型模拟了大气氮沉降对南黄海主要初级生产过程的影响,并通过数值实验区分了不同季节大气氮沉降的贡献。模拟结果显示,大气氮沉降明显增大了南黄海表层溶解无机氮的浓度,近岸海域增加量较大,可以达到3.0 mmol/m^3,且由近岸海域到黄海中部海域有明显的递减趋势,这主要是由于近岸海域无机氮来源众多,导致浓度较高,大气沉降的氮不会被浮游植物生长吸收,出现氮累积。大气氮沉降明显促进了黄海中部春季表层水华和夏季次表层叶绿素最大值两个重要初级生产过程,春季表层叶绿素增加量最大,可达0.20 mg/m^3,夏季次表层叶绿素浓度增加最显著,可达0.10 mg/m^3,分别约为峰值浓度的10%和6%。不同季节大气氮沉降对初级生产过程的贡献不同,冬季氮沉降可以存留下来影响春季水华过程,但作用小于春季氮沉降;夏季,由于水体层化较强,本季的氮沉降对次表层叶绿素最大值的促进作用并不明显,反而冬季氮沉降的影响大于春季和夏季的氮沉降。同时,大气氮沉降也促进了氮循环的各个过程,包括浮游植物生长吸收、呼吸释放和矿化过程。     

未来黄、东海营养盐浓度变化情景预测

本文基于FGOALS(Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model)对未来气候情景的预测结果,结合千年生态评估的未来两个情景下的河流营养盐载荷特征,利用黄、东海水动力模型和生态模型并采用降尺度的方法对未来黄、东海营养盐的分布特征进行情景预测。结果表明,两个情景下未来河口邻近海区营养盐浓度将显著增加,富营养化加剧;GO(Global Orchestration)情景下,河流无机氮载荷增幅较大,夏季黄海中部无机氮浓度明显升高;AM(Adapting mosaic)情景下,由于河流无机磷载荷增幅较大,海区氮磷比有所下降,夏季黄海中部表层无机氮浓度降低,而在底层升高。通过敏感性实验并结合收支分析对各海区水动力条件未来变化、河流载荷变化的相对贡献进行了评估:相对于水温和水动力环境改变,河流营养盐排放量的增长是未来营养盐浓度增加的主要原因。营养盐收支分析表明,未来对流和混合输运的变化有助于黄海营养盐浓度的增加,夏季生物量升高造成更多碎屑沉降并在底层矿化使得层化季节冷水团底部营养盐浓度增长;长江口邻近海区营养盐浓度增长主要受冲淡水羽流的影响;净初级生产增加加剧了营养盐的消耗。     

黄河入海径流对河口海域盐度影响研究

为研究黄河入海径流变化条件下河口附近海域盐度扩散特征,以更好地保护河口海域生物资源多样性,本文以黄河下游利津水文站的长序列实测径流数据资料为基础,利用近海水动力模型FVCOM,分析径流变化对黄河口海域盐度的影响规律。结果表明：黄河口与莱州湾之间存在顺时针的环流系统,在余流作用以及涨落潮方向的影响下,黄河冲淡水长期向莱州湾扩散;丰水期黄河冲淡水几乎影响了整个莱州湾,27盐度锋可以到达莱州湾中部,27等盐线的表层包络面积为2 665.61 km²,占莱州湾的1/4左右,枯水期低盐度水只有向南扩散的趋势,27以下的低盐度水集中分布在黄河口门附近,27等盐线的表层包络面积只有199.65 km²;5月份,随着入海径流量增加,27等盐线扩散的范围、距离、方向都会发生明显变化。在对近海生物资源有迫切保护需求的情景下,适当减少其他用水户供水量以增加入海生态径流量,可以有效改善黄河口海域附近的盐度情况,为生物资源的生长繁殖创造良好条件。     

长江、黄河入海沉积物中元素组成的对比

使用X射线荧光分析仪对取自长江大通站(包括部分南京段)和黄河利津站入海沉积物进行了分析,研究了25种元素的含量特征及它们在长江和黄河里的差异,并与前人研究成果作了比较.研究表明,长江、黄河中的沉积物存在较明显差异,黄河沉积物中明显富集Ca,Sr,Si等元素;长江沉积物中明显富集Al,Fe,Ti,Mn,Cu,Zn,Pb,Rb,P,V等元素.这与2条河流流域的地质背景、气候带特征、风化程度以及人为活动影响关系密切.与前人研究结果相比,2类沉积物中重金属元素的含量有明显增加的趋势,但是用Al标准化之后发现只有部分重金属元素含量有所增加.重金属的变化可能与近年来中国工业快速发展及两河流域污染物质的排放增加有关.     

About the correlation between the distribution of the azooxantellate scleractinian corals and the abundance of the zooplankton in the surface waters

The correlation between the azooxantellate scleractinian coral distribution and the abundance of the zooplankton in the Atlantic Ocean is discussed. The analysis is based on a dataset of 943 specimens (82 species) sampled at 87 stations that were performed during the scientific cruises of Russian research vessels in the Atlantic. The hypothesis concerning if the coral biodiversity and population density correlate with the zooplankton abundance was tested. The relationships between these parameters are contradictory. High coral biodiversity and population density were registered for the areas of low and average zooplankton abundance in the surface waters.     

海洋生态系统中放射性核素转移的数值模拟

在西大亚湾海域浓度场分布的基础上,用库室模型分析的观点建立了海洋生态系统库室模型,采用浓集因子法建立了相应的线性方程组,对放射性核素在浮游植物、浮游动物、软体动物、甲壳动物、鱼类以及沉积物中的迁移进行数值模拟。数值模拟结果从一定程度上反映了核电站液态排放对海洋生态系统影响的规律。这为预测核电站废水排放对海洋生态系统的影响提供了一套有价值的参考模型及软件。     

The influence of the bottom contour on the deformed state of the ice cover due to the motion of the submarine

The authors have previously determined that the effectiveness and failure pattern of the ice cover caused by flexural-gravity waves generated by a submerged body motion near the bottom ice can greatly depend on the depth of the water area. In its turn, the presence of a ledge on the ice surface may affect a wave propagation pattern. This paper presents an experimental study of the bottom contour influence on the deflection and length of flexural-gravity waves. The authors describe a numerical model for the analysis of the deformed state of ice caused by hydrodynamic loads due to a submarine motion, taking into account the bottom contour. The experiments are carried out in the ice tank. The results of calculations and experiments are compared.     

长江口沉积物-水界面无机氮交换通量的模拟测定

通过对长江口水下沉积物-水界面可溶态无机氮(DIN=NO3- NO2- NH4 )的交换行为研究发现,低潮时近口点(A)沉积物是水体DIN的汇(-2006.99μmol/(m2·h)),而靠近口外点(B)沉积物是水体DIN的源(1848.27μmol/(m2·h))。但高潮时,A点沉积物转变为水体DIN的源(1880.97μmol/(m2·h)),而B点的沉积物转变成为DIN的汇(-956.64μmol/(m2·h))。在距河口较远高低潮盐度变化微弱的地点(P),沉积物始终是水体DIN的源(1872.41μmol/(m2·h))。高低潮海水盐度的变化对沉积物中微生物活动的影响是导致这一变化的主要原因。     

乐清湾海水增养殖区环境质量状况及分析

利用2002年至2004年对乐清湾海水增养殖区的海洋环境监测结果,分析和评价了乐清湾海水增养殖区的海洋环境质量状况。结果表明:乐清湾海水增养殖区营养盐超标严重,导致增养殖区整体水质超出四类海水水质标准,与增养殖区应达到的二类海水水质标准不符,影响了增养殖区主导功能的发挥。     

长江河口水下沙洲类型及典型水下沙洲的推移规律

对长江河口水下沙洲的类型及其演变规律进行了研究,把水下沙洲分为 4 种基本类型：节点型沙洲、弯道型沙洲、涨落潮流分异型沙洲、分汊口型沙洲。并研究了河口区若干典型沙洲在最近 20 a 的推移规律和冲淤状况,对沙洲冲淤量进行了计算,结果表明河口水下沙洲冲淤频繁, 1991 年后仅上、下新浏河沙 5 m 等深线内沙体每年冲淤量达 1.5×106 t,尤其是 1998 年大洪水导致上新浏河沙被冲失近 1/3 。     

Relationship between the path of the Kuroshio in the south of Japan and the path of the Kuroshio Extension in the east

A relationship between paths of the Kuroshio and Kuroshio Extension (KE) is investigated, using the satellite-derived altimetry dataset of 1993–2008. When the Kuroshio takes the nearshore nonlarge meander path or typical large meander path and resultantly goes through the deeper channel (about 2500 m) of the Izu-Ogasawara Ridge, the KE path adopts a relatively stable state with the two quasi-stationary meanders. On the other hand, when the Kuroshio takes the offshore nonlarge meander path and then passes over the shallower part of the Ridge (about 1000 m), the KE path tends to be convoluted, i.e., an unstable state.     

美国加入《联合国海洋法公约》问题

1982年第三次联合国海洋法会议产生了《联合国海洋法公约》,美国积极参与并主导了该《公约》的整个谈判过程,对《公约》大部分条款持支持态度,但最终却没有签署《公约》,其原因主要在于它反对《公约》第十一部分关于深海采矿的规定。1994年《执行(公约)第十一部分的协定》对《公约》中与深海采矿有关的部分进行了实质性修改,满足了美国的利益和要求,但美国国内对《公约》还存在其他一些反对意见。目前美国国内各界支持加入《公约》的呼声日益高涨,美国正在积极考虑加入《公约》。