长江口叶绿素分布特征和营养盐来源数值模拟研究

利用POM(Princeton Ocean Model)模型在长江口及其邻近海域建立了三维斜压动力学模式,该模式开边界处考虑了潮汐、潮流、台湾暖流、沿岸流和长江径流。模式成功地模拟了长江口及其邻近海域的潮汐特征和环流特征。此外2004年11月的实测数据分析结果表明在观测区域的水下河谷西侧位置的强表面羽状锋内,存在着高叶绿素a浓度分布。为了分析长江口外存在的高叶绿素浓度分布和长江口的营养盐输入的相关关系,进行了两次数值试验:(1)给定长江口的径流量和径流输入的营养盐,把长江口的输入作为营养盐输入的惟一源;(2)在开边界处,根据实测资料给定营养盐的输入,同时考虑径流营养盐输入。在(1)、(2)两种情况下,把硝酸盐作为保守物质,进行了平流扩散数值试验。模式的模拟结果和实测资料的对比分析表明:沿岸流、台湾暖流的营养盐输入和上升流从底部输入的营养盐是此高叶绿素浓度区营养盐的重要来源。     

琼州海峡的一个三维泥沙扩散模式

通过建立一个三维陆架海数值模式来预报近海潮流和泥沙浓度的对流扩散,并应用于琼州海峡跨海工程的前期数值预测。预测结果表明,海区潮流的涨落、岸线形状、海底地形及源强位置与泥沙在近海的输运扩散关系密切,模拟情形基本合理,表明该模式适合应用于河口、近岸等涉海海洋工程海域的流场及泥沙扩散的三维数值预测,为相关的水动力环境要素和水质影响评价提供一定的参考价值。     

胶州湾扇贝养殖N、P污染物的三维扩散与输运研究

针对养殖水体富营养化这一环境热点问题,通过建立的三维水质模式对胶州湾扇贝养殖所产生的N、P污染物的分布规律、输运过程以及对环境的影响进行了研究。结果表明,尽管胶州湾扇贝养殖对无机营养盐的贡献只占到河口陆源输入的8%左右,但由于沿岸养殖区的潮流较弱,不利于污染物质的输移和扩散,给养殖局部海域环境带来较大影响。     

大亚湾沉积物间隙水的无机磷硅氮营养盐化学

1988～1989年对大亚湾14个站的沉积物间隙水和上覆水中的溶解性磷酸根、硅酸根、氨氮和硝酸根+亚硝酸根进行了3次调查研究.它们在间隙水及上覆水中的浓度表现出不同的空间和时间变化:除个别情况外,间隙水中的营养盐浓度比上覆水高.间隙水中的营养盐除硝酸根+亚硝酸根浓度随沉积物深度而降低外,其他的随深度增加.根据沉积物界面上的营养盐浓度梯度计算了它们的扩散通量.     

夏季莱州湾水域营养盐现状及影响因素

根据2012年7—8月对莱州湾199个站点的调查数据,对水体营养盐的分布状况与影响因素进行分析和研究。结果表明:夏季莱州湾表层水体中的营养盐浓度略高于底层。表层营养盐的分布特征基本一致。受河流陆源输入、东部水产养殖、浪潮流叠加效应和海水扩散稀释能力等的影响,高值区主要分布在黄河等河流入海海口附近以及东部的养殖区,浓度沿着西南向东北方向含量逐渐降低。底层与表层水中大多数营养盐分布特征大致相同,但底层营养盐的浓度在河口和养殖区的水平变化梯度减小。     

海上危化品漂移扩散过程三维动态可视化方法

全球化工产业的发展导致海上危化品泄漏事故频发,严重影响了海洋生态环境,如何开展快速、有效的应急响应已成为迫切需求。对泄漏危化品未来漂移扩散情况进行预测与可视化呈现是应急过程的一个重要环节,目前针对污染扩散可视化的相关研究在场景构建、渲染效率、可扩展性、交互控制等方面仍存在不足。该文提出了一种基于Unity3D引擎及其粒子系统的海上危化品漂移扩散过程三维动态可视化方法,在海洋周边三维场景构建和模型数据优化处理的基础上,通过粒子的动态更新实现了危化品扩散过程的可视化,并提供了针对场景漫游和扩散过程控制的交互接口。以杭州湾海域为例的模拟实验结果表明该方法的性能和效果满足实际应用需求,能够为海上危化品泄漏突发事故应急提供信息参考与辅助决策支持。     

夏季东海东北部营养盐的分布变化特征

分别于2010年7月和2011年7月,在沿长江冲淡水扩散方向的东海东北部海域进行了典型站点CTD参数的测定和营养盐样品的采集,旨在了解长江不同径流量条件下该区域对长江冲淡水的响应过程及其中营养盐的分布变化特点。结果显示:在长江径流量较大的2010年7月,长江冲淡水(盐度31)在研究区域表层自西向东的扩散范围明显大于径流量较小的2011年7月。而含有高浓度NO_3-N(如15μmol/L)海水扩散范围在两个航次的变化却相反。由于海水层化以及表层浮游植物的吸收,各站表层NO_3-N、SiO_3-Si、PO_4-P等浓度一般较低,温盐跃层和次表层叶绿素最大值层以下其浓度升高并逐渐趋于稳定。2010年7月NH_4-N在研究区域各站贯穿整个深度的浓度明显大于2011年7月。与长江冲淡水和长江口相比,东海东北部水体表层SiO_3-Si/NO_3-N和PO_4-P/NO_3-N等营养盐摩尔比值明显降低。黑潮次表层水和黑潮中层水等水团含有较高的营养盐浓度(NO_3-N,SiO_3-Si及PO_4-P),与长江冲淡水相比,可能构成了东海东北部另一个重要的营养盐来源。     

论浅海的长期输运过程

在浅海中,最显著的经久不息的运动是潮运动,其对于物质输运过程起着重要的作用。对于表征像水温、盐度等海水特性以及像营养盐、沉积物、污染物等溶液或悬浮质浓度的“表观浓度”而言,除了随着潮流的周期性变化外,还将由于湍扩散及潮致余流的积累作用而产生长期变化。在弱非线性系统的假设下,采用摄动法直接求解关于“浓度”的对流-扩散方程,可以分析上述变化,并可据此对特别有意义的长期输运方程及与之密切相关的Lagrange余流进行探讨。     

渤海湾西南部典型站位营养盐限制特性的加富培养实验研究

2010年10月,对渤海湾西南部海域典型站位表层水体进行了模拟现场的营养盐加富培养实验。初始状态下,培养水样中溶解无机氮浓度为20.68μmol/L,磷酸盐浓度0.24μmol/L,硅酸盐浓度4.58μmol/L,叶绿素a浓度为1.05μg/L,浮游植物细胞密度为1 080 cells/L。通过改进实验设计,研究了该水样的营养盐限制类型、水样中浮游植物对不同氮磷比以及不同硝酸盐添加方式的生态响应。实验结果表明,在单一添加营养盐的各组中,添加磷酸盐的1-3组叶绿素a浓度和浮游植物细胞密度的增长状况最显著,1-3组叶绿素a浓度峰值为空白对照组1-1组的2.48倍,达到营养盐全加组1-5组同期浓度的48%,其细胞密度峰值为1-1组的1.66倍,达到1-5组同期密度的72%,该水样为磷限制。在实验条件下,浮游植物的增长在总体上随着氮磷比的降低而增大,最适宜的氮磷比为5-15左右,略低于Redfield比值16。硝酸盐的连续性添加比一次性添加更有利于浮游植物的生长,暗示了低浓度长期持续性氮污染可能会比高浓度冲击性氮污染更有效地刺激浮游植物的增长,从而造成更严重的生态问题,而此时用以往的一次性添加培养实验可能会低估浮游植物的增长潜力。     

长江口邻近海域间隙水营养盐扩散通量的探究

通过2011年11月在长江口邻近海域的观测调查,探讨了上覆水和间隙水营养盐组成特征;运用成岩模型计算了沉积物-水界面营养盐的扩散通量,分析了营养盐扩散通量的主要影响因子及其未来变化趋势。研究结果表明:底界面NH_4-N、NO_3-N、PO_4-P、SiO_3-Si扩散通量分别为:0.021 8~0.167 0、-0.751~0.178、-0.001 44~0.012 10、0.34~1.24mmol/m2·d;长江口邻近海域上覆水和间隙水营养盐时空分布受到陆源输入、底界面生化作用、生物扰动和沉积类型等因素的共同影响;长江口邻近海域各项营养盐扩散通量数值与其它地区比较处于中等水平。     

胶州湾及其邻近海域潮流和污染物扩散的数值模拟

采用曲线网格技术，将ECOMSED模式应用于胶州湾的潮流和污染物COD的稀释扩散研究，建主了一个三维保守污染物COD输运的对流扩散数值模型，对胶州湾M2分潮和COD污染状况进行了模拟。结果表明，胶州湾及其附近海域存在许多大小、强弱和旋转方向不同的余流涡；湾内COD浓度东部比西部高，湾口外的COD浓度等值线成舌状分布，向东伸展；余流和COD浓度垂向分布差异并不显。模拟结果与胶州湾的实测资料符合较好。     

港湾三维水动力和污染物扩散数值模型

本文提出一种浅海三维污染物扩散数值模拟的方法。首先建立σ坐标系下的Navier-Stoker方程及物质扩散方程。基于过程分裂法将前者分解为外模式（二维方程组）及内模式（三维方程组）；并且引入窄缝法对变边界进行模拟，由此建立三维σ坐标潮流模型；并找到σ坐标系下三维污染物扩散方程的差分方法，最后建立三维σ坐标污染物扩散模型。本模型已被应用于厦门海域，并对其2002年海水水质（CODCr值增量)进行了预测。应用结果表明，这种三维可变边界污染物扩散数值模型能够较好地对具有较大面积浅海滩涂的海区进行水质模拟和预测。     

胶州湾营养盐浓度与结构的长期变化

依据自20世纪60年代以来胶州湾营养盐调查与研究资料,系统分析了近40余年来胶州湾营养盐浓度与结构的长期变化规律,以及2000年以后胶州湾营养盐浓度与结构的变化特征。结果表明,近几十年来胶州湾各项营养盐浓度都呈现增加趋势,但不同种类营养盐浓度变化的时期并不相同。氨氮浓度到2001年达到顶峰,随后呈现下降趋势。而亚硝酸盐...     

高盐水排放扩散的三维高分辨率数值模拟

利用非结构化网格有限体积方法的FVCOM模型,建立了1个高分辨率的三维盐度扩散模型,综合考虑了潮汐、季风和波浪对高盐水扩散的影响,模拟了海阳海水淡化厂夏季高盐废水排放的扩散情况。通过模拟发现,高盐水主要集中在底层,表层、中层含量很少。在波浪的作用下,垂向混合加强,高盐水在底部的扩散有所收缩,而在中层和表层相应的增大。结果表明,对高盐水扩散的数值模拟研究,必须使用高分辨率的三维模型,并应当考虑波浪的影响。     

渤海风海流污染输运的数值模拟

本文试验用渤海风海流模型和水质模型,考查了季风对潮扩散浓度场的影响以及平均风海流的污染输运能力。结果表明,潮流在污染扩散中起支配作用,而平均风海流对浓度分布的影响居次要地位。通过纯风海流的污染输运模拟发现,辽东湾的风海流终年有利于该区的污染扩散;而在渤海湾,冬季平均风海流具有比夏季更强的物理自净能力,这种季节性差异,可能是导致渤海冬季水质优于夏季水质的一个重要原因。     

有机质和营养盐对海洋的污染

进入海洋的有机质,除一部分被动物摄取外,相当大一部分被分解为二氧化碳、水和营养盐等。由于营养盐是生物生长和发育各个阶段所必需的,因此在正常的海水中,加入适量营养盐可以促进生物的繁殖和生长。但是过量的营养盐进入海洋以后,反而会对海洋产生污染,造成严重的后果。所以现在有人把有机质和营养盐对海洋的污染称之为“富营养化”。 调查表明,有机质和营养盐对海洋的危害     

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。     

广西近岸海域营养盐时空分布及潜在性富营养化程度评价

根据广西近岸海域2015年3、5、8、11月4个航次的海水中营养盐监测数据,分析了广西近岸海域海水中营养盐的时空分布特征,应用潜在性富营养化评价模式对整个海域水质富营养化程度进行了评价。结果表明:广西近岸海域富营养化状态总体良好,时空分布受陆源污染的影响,营养盐质量浓度呈湾内-湾口-湾外递减趋势。多数站位点氮磷比常年大于Redfield比值,处于磷限制状态。钦州湾内和大风江口是富营养化最为严重的水域,其次是防城港湾内、廉州湾内和铁山港湾,呈磷限制状态,容易在磷污染增高时,爆发富营养化,应特别加以监测与控制。     

春季长江口崇明东滩沉积物-水界面营养盐交换过程研究

2005年3-5月,选取位于长江口崇明东滩的3个典型站点,对沉积物间隙水中营养盐剖面进行了观测;同时,通过模拟现场环境培养的方法测定了营养盐在沉积物-上覆水界面的交换通量.结果表明,间隙水中NH4+和SiO32-浓度比PO43-和NO2-+NO3-一般要高2-3个数量级.沉积物-水界面交换过程在春季表现为对NO3-和SiO32-的吸收,吸收的量在很大程度上取决于上覆水中这两种营养盐的浓度;由上覆水和表层间隙水浓度梯度所决定的分子扩散通量对实际交换通量的控制有限.对NO3-,分子扩散通量占交换通量的比例为到21%;对SiO32-,前者和后者的方向相反;对NH3+,较大的浓度梯度支持显著的释放通量,而在培养过程中并没有发现上覆水中NH4+浓度持续的增长.以上结果都说明其它因素,如浮游植物吸收、颗粒物吸附以及底栖动物扰动在更大程度上决定着崇明东滩沉积物-水界面营养盐的交换过程.     

东海四个赤潮监控区水质状况比较的初步研究

根据2002年度赤潮多发期东海岱山、象山港、三都湾和厦门4个赤潮监控区水质监测资料,分析、讨论了各赤潮监控区在赤潮多发期主要水质环境参数、营养盐结构、水质富营养化以及有机污染程度的异同,研究结果表明：在赤潮多发期,4个监控区盐度和pH,DO,COD以及DIP含最差片不大,而NO2-N,NO-N和NH4-N含最差异最显著;营养盐结构分析则表明在赤潮多发期4个监控区NO-N甲均含量占DIN含最的57．4％～94．7％,是监控区无机氮的主要存在形式,也是决定监控区N和P营养盐结构的主要环境因子,各监控区海域浮游植物的限制因子均为P。富营养状态指数和水质指数分析则表明,除三都湾赤潮嗡控区外其他3个监控区水质均呈富营养化状念,目三都湾海域水质属轻度有机污染,而其他三个监控区海域水质均属严重污染。