渤海悬浮物分布的遥感研究

利用渤海湾和莱州湾现场实测的悬浮物含量和光谱数据,建立了基于555和670nm波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。经检验,模型平均相对误差优于20%,对输入端误差不敏感。基于该模型,利用ENVISAT MERIS遥感数据,从空间分布格局、大风过程的短期扰动以及季节性差异等方面分析了渤海悬浮物的时空分布特征。(1)渤海悬浮物含量的高值区集中分布在莱州湾(尤其是黄河口和莱州湾湾底)和渤海湾沿岸,此外在辽东湾沿岸海域悬浮物含量也相对较高,而在渤海大部水体悬浮物含量较低。(2)大风过程可在短期内(约1~3d)显著改变全渤海的悬浮物空间分布格局,其中渤海湾和莱州湾响应最为强烈,辽东湾响应相对较弱,这与其各自的水深条件、底质类型和悬浮物粒径等因素有关。(3)渤海悬浮物含量总体上呈春夏低、秋冬高的分布特征;季节性差异最显著的区域是渤海湾、莱州湾和辽东湾,差异性最小的是秦皇岛近岸海域;风力等气候因素是悬浮物分布呈现季节性差异的主要原因,入海径流是另一重要因素。     

渤海浮游植物群落结构时空分布及其影响因素

浮游植物群落结构的时空变化对生物地球化学循环、全球气候及渔业资源具有重要的影响。本文采用ROMS-CoSiNE高分辨率数值模拟结果,分析了渤海浮游植物生物量和群落结构的时空分布特征,讨论了浮游植物群落结构时空差异的主要影响因素。结果表明,渤海表层叶绿素浓度和甲硅藻比在冬季最低、夏季最高。叶绿素浓度呈条带状分布,甲硅藻比呈斑块状分布。冬季、春季和秋季浮游植物群落结构均以硅藻占绝对优势,夏季以硅藻和甲藻共同占优。不同因素对浮游植物群落结构的影响具有时空差异性。在辽东湾、渤海湾、莱州湾和渤海中部,各个季节浮游植物群落结构差异分别受磷酸盐、氮磷比、硅氮比、溶解无机氮的影响最大。在冬季、夏季和秋季,各个区域浮游植物群落结构差异均受溶解无机氮的影响最大,在春季则受硅氮比的影响最大。总体上,营养盐浓度及结构是浮游植物群落结构时空差异的主要影响因子。     

Analysis of Interannual Variations of Inorganic Nitrogen in the Bohai Sea

According to the Bohai Sea cross-section data during 1985～1998, the high concentration inorganic nitrogen in the Bohai Sea section bottom layer water nearshore diffused and transferred to the middle of the Bohai Sea year after year. The interannual variations of the concentration of inorganic nitrogen in the Bohai Sea section bottom layer water may reflect the degree of eutrophication more steadily. The nitrate nitrogen and nitrite nitrogen are used to show quasi-equilibrium state interannual variations, but with the aggravation of seawater pollution, the quasi-equilibrium state of interannual variations has been broken and the marine biological-chemical processes can only maintain the secondary part of the interannual variations in a quasi-equilibrium state, but are not sufficient to prevent the main pan of interannual variations from deviating from the quasi-equilibrium state. The spatial distributions of inorganic nitrogen would be affected by the reproduction and swarming of marine life.     

莱州湾鱼卵、仔稚鱼群落结构及多样性的季节变化

为了解鱼卵、仔稚鱼的种群动态以及生物多样性的变化规律,2014?2015年利用大型浮游生物网对莱州湾海域20个站位进行表层水平拖网调查。4个航次共采获鱼卵135 275粒,仔稚鱼2 456尾,隶属于9目16科20属。鱼卵、仔稚鱼主要种类变化依次从春季的鳀(Engraulis japonicus)和鰉(Liza haematocheilus),到夏季的赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)和布氏银汉鱼(Allanetta bleekeri),到秋季的大银鱼(Protosalanx hyalocranius),再到冬季的长绵鳚(Zoarces elongatus)。鱼卵、仔稚鱼的种类组成、数量分布以及群落多样性随季节变化,其中,夏季的丰富度指数(D)和多样性指数(H′)最高,秋季均匀度指数(J′)最高。鱼卵、仔稚鱼从春季到夏季的种类更替率最小。利用R语言聚类树的融合水平值定义划分水平,选择具有最大跳跃的分组水平,将鱼卵、仔稚鱼分为春组、夏秋组和冬组3个组群,春组和夏秋组、春组和冬组主要分歧种均为鳀,夏秋组和冬组主要分歧种为长绵鳚和赤鼻棱鳀。本研究补充了莱州湾海域鱼类早期补充资源的基础数据,旨在为莱州湾渔业资源评估和养护提供依据。     

Size-fractionated phytoplankton standing stock and primary production in the Bohai Sea during late spring

During June 1997 cruise by R/V Science No.l, observations on temporal and spatialvariations of the size-fractionated phytoplankton standing stock and primary production were carried out in the Bohai Sea. The size-fractionated chlorophyll a (Chl a) and primary production, photosynthet-ically available radiation (PAR), as well as the related physico-oceanographic and zooplanktonic parameters were measured at five time-series observation stations representing sub-areas of the sea. Results obtained show that there were the marked features of spatial zonation of Chl a and primary production in the Bohai Sea. The values in the Laizhou Bay, the Liaodong Gulf and the Bohai Gulf were high and showed close relation with tidal fluctuations, i.e. high Chl a concentration occurred during high tide in the Laizhou Bay, and during low tide in the Liaodong Gulf and the Bohai Gulf. In the strait and the central region of the Bohai Sea, the values were relatively low and no relationship with tidal fluctuation could be foun     

车由岛附近海域营养盐分布特征

由于车由岛周海域水比较浅，上下层混合得比较充分，营养盐的垂直分布较均匀，但在水平方向上差别较大。各种营养盐受生物活动、降雨和陆地经流的影响，有明显的季节变化。活性磷、硝酸盐和亚硝酸盐的浓度在冬季最高，春季最低；氨氮和活性硅的浓度则相反，夏季最高，秋季最低。     

渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化 ,因而其环流与输运亦有明显的季节信号。以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型———HAMSOM ,模拟了渤海冬、夏季的总环流。渤海环流冬强夏弱 ,表层风漂流常被下层逆风流所补偿。深度平均环流 ,即水柱内的输运 ,流型有显著的季节变化 :冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转 ,辽东湾顶有一个顺时针流涡 ,阻碍了湾顶水与外海水的交换 ;夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环 ,内嵌许多局地涡旋。这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同 ,同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化 ,但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化 ,因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

深圳沿岸海域净初级生产力的遥感反演及其时空变化分析

以深圳沿岸海域为研究区,以MODIS/AQUA卫星遥感产品为数据源,结合实测浮标数据修正了VGPM中叶绿素a含量的估算进而分析深圳沿岸海域净初级生产力的时空分布规律.研究表明:(1)深圳沿岸海域2014年2、5、8、10月的净初级生产力在空间分布上从近海向外逐渐降低,初级生产力整体呈现出"西高东低"的局面,且未有明显的季节性波动.(2)4个海区的叶绿素a含量均表现为夏季最高秋冬季次之,但各海区主要影响因素不同,珠江口主要受季风造成的浮游植物种类与细胞密度的季节变化影响,大亚湾主要受营养盐限制,大鹏湾的主导因素为湾内余流的季节变化,深圳湾的叶绿素a含量主要与浮游植物细胞密度的季节变化有关.(3)珠江口的初级生产力春夏季高于秋冬季;大鹏湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与叶绿素a表现一致;深圳湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与海表温度表现一致;大亚湾的初级生产力波动明显,夏冬季海洋初级生产力数值总体高于春秋季.     

基于GOCI影像的半月潮周期内渤海悬浮泥沙浓度变化研究

悬浮泥沙浓度(SSC)的变化对渤海海域的生态等有着重要的影响。本文基于已有表层水体SSC遥感反演算法进行了优化,利用较高时空分辨率的GOCI影像,基于优化后的模型对渤海表层水体的SSC浓度在半月潮周期中的时空分布与变化特征进行了研究。结果表明:(1)渤海各海湾表层水体SSC在半月潮周期内的变化规律存在差异。从小潮到大潮,辽东湾和渤海湾表层水体SSC先减小后增加,而莱州湾及黄河口附近海域的SSC则呈现出逐步降低的趋势。(2)渤海表层水体SSC存在明显的日内变化,且半月潮潮情对渤海SSC的变化作用显著。在一个连续潮周期中,除莱州湾和辽东湾外,渤海海域SSC的变化幅度总体上呈现出大潮时较大、平常潮次之、小潮时较小的特征。(3)渤海海域沿岸浅水区的SSC高于中部深水区,同时渤海海峡西北部脊沟区水体的SSC变化系数表现出与局部地形相似的辐射状的空间分布特征且与水深存在显著的负相关性,说明海底地形对SSC的空间变化具有不可忽略的影响。     

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。     

渤海沉积物重金属环境质量评价及其影响因素

基于渤海404个站位的沉积物重金属元素含量与分布特征，通过潜在生态风险、地累积指数等指标定量评价了沉积物中重金属的环境质量，利用富集因子和主成分分析法，对影响渤海表层沉积物中重金属元素分布特征的影响因素进行了分析。研究结果显示，渤海湾重金属元素平均含量最高，渤海海峡最低；渤海Cd具有强潜在生态风险，Hg具有中等?强潜在生态风险，总潜在生态风险程度为中等；Cr和Ni的少量站位超过毒性阈值上限，其余重金属污染物含量均低于毒性阈值下限，表明渤海发生沉积物重金属的毒性污染的概率很低。沉积物中粒度效应控制的重金属元素含量对渤海表层沉积物中的重金属元素的分布具有主要影响，人类活动所造成的污染主要是Cd，主要分布于辽东湾的锦州湾和复州湾，其次通过河流进入海洋的Hg对黄河三角洲及莱州湾有重要影响，亟需引起注意。     

渤海水交换的数值研究-水质模型对半交换时间的模拟

介绍了几种关于水交换的概念和模型。认为以水质模型模拟半交换时间研究海域的水交换能力更全面、客观。对渤海水交换的研究表明 ,由于渤海环流结构及季节变化 ,使得渤海 3个海湾及渤海中部交换能力相差很大 ,莱州湾交换能力最强 ,辽东湾特别是其西部海域交换能力最弱。交换时间与物质初始浓度无关 ,与投放时刻、外源强迫密切相关。在治理渤海环境时 ,应分区进行 ,注意选择污染物排放时间和位置     

胶州湾及周边海域大气和海水中N_2O和CH_4的分布及海气交换通量

分别于2006年8月,12月和2007年4月,10月采集胶州湾及周边海域大气和海水样品,对氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)浓度进行了测定,并设置1个连续站进行24 h连续观测.结果表明:大气中N2O春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(3.17±0.03)×10-7,(3.24±0.15)×10-7,(3.19±0.02)×10-7和(3.08±0.25)×10-7;大气中CH4春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(1.89±0.04)×10-6,(1.79±0.04)×10-6,(2.09±0.21)×10-6和(2.01±0.09)×10-6.胶州湾表、底层海水中N2O和CH4的浓度和饱和度表现出明显的季节变化,其中N2O浓度和饱和度冬季最高,春、秋季次之,夏季最低;CH4浓度和饱和度夏季最高,冬季最低.利用Liss and Merlivat(1986)公式和Wanninkhof(1992)公式估算出胶州湾海域N2O的年平均海-气交换通量分别为(11.16±14.15)和(22.42±27.56)μmol m-2·d-1;CH4分别为(7.75±6.19)和(17.76±14.84)μmol m-2·d-1.胶州湾大部分海域表层海水中N2O和CH4呈过饱和状态,是大气中N2O和CH4的净源.     

胶州湾水域有机农药六六六分布及迁移

根据1979年的胶州湾水域调查资料，分析有机农药六六六（HCH）在胶州湾水域的分布、迁移和季节变化。分析结果表明，在一年中，胶州湾水域夏季HCH的污染严重，而春、秋季污染较轻。在时空分布上，春、夏、秋季整个胶州湾水域的HCH水平分布比较均匀，属于面污染源。HCH的表、底层含量都相近，水体的垂直分布均匀。整个胶州湾水域，春季HCH含量增加，夏季迭到高峰5．393～12．480μg／L，秋季降低到低值0．073～0．685μg／L，这与胶州湾的入湾河流的流量变化相一致。因此认为，农药HCH的使用导致胶州湾水域HCH含量的变化。     

基于CART方法计算的黄河淡水水龄在渤海的分布变化特征

通过计算黄河淡水在渤海内部的水龄变化,能够进一步了解由黄河口排出的溶解性污染物在渤海中的输运时间和分布规律。利用ROMS(Regional Ocean Modeling System)数值模型,加入了基于CART(the constituent-oriented age and residence time theory)方法计算水龄的模块,用于计算黄河淡水水龄在渤海的分布以及长期变化规律。模式较好地再现了渤海物理场以及黄河淡水水龄在渤海中的分布。模拟结果显示水龄在空间分布上差异很大,莱州湾平均水龄为700天,而辽东湾则高达1760天。渤海中部与辽东湾水龄时空分布表现出季节变化,冬季辽东湾水龄西低东高,高龄水自辽东湾东侧入侵渤海中部;夏季辽东湾水龄西高东低,渤海中部低龄水占优。黄河淡水水龄在年际时间尺度上存在明显差异,1998—2003年黄河淡水水龄较高且存在上升趋势,而2003—2007年则迅速下降,此变化主要由黄河入海径流量的改变导致;径流量增大会使淡水水龄降低,反之则会使水龄升高。黄河径流量对黄河淡水水龄的影响主要是通过改变目标区域黄河淡水浓度和低龄淡水质点在水团中所占的比例来实现的。     

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。     

辽东湾微微型浮游生物的丰度及季节变化

本研究自2006年7月至2007年10月,分4个季节调查了辽东湾海域的微微型浮游生物的丰度。结果表明:夏季辽东湾的聚球藻(Synechococcus)丰度最高,平均丰度为1.89×104 cell/mL。秋季次之,冬季居第三位,春季最低。夏季比其他3个季节的聚球藻丰度要高一个数量级。夏季辽东湾的微微型真核藻类(Picoeukaryote)丰度最高,平均丰度为3.79×103cell/mL,秋季次之,冬季与春季相差不大。夏季比其他3个季节的微微型真核藻类丰度要高一个数量级。     

渤海叶绿素浓度时空特征分析及其对赤潮的监测

基于2014—2015年MODIS数据分析了渤海表层水体叶绿素浓度的时空特征,并对赤潮进行了遥感监测。结果表明, 5—10月,渤海表层叶绿素浓度总体较高,其中在5月份达到峰值;空间上,叶绿素浓度由近岸向渤海中部递减,其中秦皇岛附近海域、莱州湾、渤海湾、辽东湾叶绿素浓度相对较高。基于16 mg/m3的叶绿素浓度阈值和ERGB影像,成功提取了渤海赤潮信息。秦皇岛附近海域是渤海赤潮的频发区和重灾区,赤潮发生于5月份,其分布范围在5月下旬达到最大。渤海赤潮分布与底部两个低氧区位置吻合,说明赤潮爆发可能对低氧区的形成和发展起重要作用。     

秦皇岛海域海流特征及规模化养殖对其影响的观测研究

秦皇岛海域是辽东湾与渤海中部及渤海湾进行物质和能量交换的重要通道。本文基于海床基观测平台获取的夏秋季海流连续观测资料，运用调和分析和滤波等方法对该海域的海流特征及其对规模化养殖的响应进行了研究。结果表明:秦皇岛海域最显著的潮流是M₂分潮流，其最大流速介于20.0~36.9 cm/s之间，远小于辽东湾东部海域M₂分潮流最大流速；秋季秦皇岛海域余流流速介于0.2~2.5 cm/s之间，整体上较辽东湾东侧海域余流弱，辽东湾底层可能存在逆时针的弱环流系统；夏季秦皇岛海域M₂和K₁分潮流的最大流速均大于秋季；养殖活动对余流影响较大，养殖区中部A7、A8站余流的垂向平均流速比养殖区边缘A6站分别减小76%和18%左右。     

基于我国海洋生物区系特征的渤海表层水体中镉的概率生态风险评估

Predicted no-effect concentration(PNEC) is often used in ecological risk assessment to determine low-risk concentrations for chemicals. In the present study, the chronic data from native saltwater species were used to calculated PNEC values using four methods: log-normal distribution(ETX 2.0), log-triangle distribution(US EPA's water quality criteria procedure), burr III distribution(Burrli OZ) and traditional assessment factor(AF). The PNECs that were calculated using four methods ranged from 0.08 μg/L to 1.8 μg/L. Three of the SSD-derived PNECs range from 0.94 to 1.8 μg/L, about a factor of two apart. To demonstrate the use of SSD-based PNEC values and comprehensively estimate the regional ecological risk for cadmium in surface water of the Bohai Sea, in the Liaodong Bay, Bohai Bay, and Laizhou Bay, China, the dissolved cadmium concentrations were measured and obtained 753 valid data covering 190 stations from July 2006 to November 2007. Based on three ecological risk assessment approaches, namely hazard quotient(HQ), probabilistic risk quotient and joint probability curve(JPC), the potential ecological risk of cadmium in surface water of the Liaodong Bay, Bohai Bay, and Laizahou Bay were estimated. Overall, the ecological risk of cadmium to aquatic ecosystem in the whole Bohai Sea was at acceptable ecological risk level, the order of ecological risk was Liaodong BayBohai BayLaizhou Bay. However, more concerns should be paid to aquatic ecological risk in the Liaodong Bay which is the home of many steel, metallurgy and petrochemical industrial in China.