近岸强海流切变锋作用下悬浮沉积物的输送和沉积--以山东半岛东端外海为例

利用2007年国家908专项ST02区块（渤海海峡及北黄海）水体专项夏季和冬季两个航次调查的温度、浊度和悬浮体浓度数据,选取了跨越山东半岛东端外海泥质沉积体的B1和B2两个断面,结合该区浅地层剖面资料,辅以研究海域的冬季环流数值模拟,着重分析了山东半岛东端外海强海流切变锋作用下的悬浮体输送和沉积特征。结果表明山东半岛东端外海悬浮体向外海输送存在类似“夏储冬输”的规律:夏季,北黄海海水浊度普遍小,不仅北黄海温跃层抑制了底层悬浮体向中上层水体扩散,而且北黄海冷水团在中底层与山东半岛东部沿岸水也形成了显著的温度和悬浮体锋面,阻碍了悬浮物的纬向输送,故夏季应是悬浮体沉积的主要时节;冬季,温跃层消亡,在强风的作用下,山东半岛东部悬浮体浓度高且垂向混合较好,然而在泥质沉积体顶积层两侧,山东半岛东部沿岸中下层北上的逆风补偿流和北上的黄海暖流与位于顶积层上方表中层南下的沿岸流构成了两道显著的强海流切变锋,使得底积层上大量的再悬浮沉积物不能越过山东半岛东部陆架末梢,从而有助于形成山东半岛东端外海特有的Ω状泥质沉积体。     

南黄海悬浮体的垂直分布特性及其指示意义

重点研究了南黄海典型断面的悬浮体垂直分布特性及其指示意义。结果表明:四季南海黄海北部断面悬浮体分布的共同特征是西高东低,冬、春季鲁北沿岸流携带悬浮体向南输运和黄海暖流北上是南黄海与北黄海进行物质交换的重要方式和途径;夏半年南黄海中部断面深水域存在的表层云团状悬浮体高值区或"中层悬浮体最大值"现象与该海域的生物活动具有密切的联系;冬、春季苏北浅滩外侧海域近岸区的悬浮体含量显著高于夏、秋季,且冬半年近岸区的悬浮体具有向外海输运的趋势;长江口东北部断面各季节均存在2个悬浮体高值区,其中位于断面西部近岸海域的高值区与长江冲淡水(夏季)或苏北沿岸水(冬季)的影响有关,位于断面东部深水域处的悬浮体高值区是黄海西部沿岸流物质输运的结果,并与济州岛西南部海域的泥质区总体相对应,黄海与东海的物质交换过程主要通过夏季长江冲淡水东北向扩展与冬半年黄海西部沿岸流南下和黄海暖流北上进行。另外,水体层化和陆架锋也显著影响着南黄海悬浮体的垂直分布状况,锋面是控制夏季悬浮体向外海深水区输运的主要物理机制。     

从陆架海到西太平洋:黄、东海悬浮体跨陆架输运通道与机制

黄、东海是亚洲大陆与西太平洋物质和能量交换的重要海域之一,在复杂的环流动力背景下,悬浮体的跨陆架输运是海洋地质学的研究热点。目前的研究表明,黄、东海物质跨陆架输运主要通过三条路径,包括苏北沿岸流作用下向济州岛西南搬运、浙闽北部向东输运和台湾暖流向东分支作用下跨陆架输运。其控制机制有水深地形、陆架环流、冬季风、水体斜压结构等研究结论,但尚未取得共识。且研究结论多基于叶绿素、水温等表层遥感分析获得,悬浮泥沙尤其是中下层高浓度泥沙跨陆架向深海输运的机制有待深入研究,此外,其季节变化、时空演变、输运通量等有待研究,台风、冬季风暴等的作用有待甄别。     

0608号台风“桑美”过境前后对长江口外海域环境的影响

台风是短期改变海洋环境的重要动力因素,会对近岸河口环境产生巨大的影响.基于0608号台风“桑美”过境前后长江口外海域多个站位的调查资料,分析了台风过境前后长江口外海域温度、盐度、浊度等环境要素的变化.结果表明:在台风引起的水体平流输运和垂向混合作用下,长江口外海域的温度、盐度、浊度等结构发生了较大改变.表层水体的温度降低,盐度增大;底层水体温度升高,盐度降低;温跃层厚度增大,层结构强度减弱;东部海域的盐跃层基本消失,温盐跃层对营养盐垂向输运的限制减弱,导致叶绿素a浓度值升高;台湾暖流底层冷水明显向近岸涌升,近岸上升流特征更为显著,同时台湾暖流底层冷水的中心位置向东偏移;水体浊度减小,尤其是近岸水深较浅海域,细颗粒沉积物被强平流作用输运.      

渤海东部和黄海北部表层沉积物稀土元素的分布特征与物源判别

为了探讨渤海东部和黄海北部稀土元素分布特征及其影响因素,对渤海东部和黄海北部138个表层沉积物样品进行电感耦合等离子体质谱法分析.结果表明:渤海东部和黄海北部沉积物的配分模式与中国黄土的接近,与周边的鸭绿江、黄河等河流输入物质也有相似性,表明研究区沉积物主要来自于周边大陆.沉积物物源判别结果显示:山东半岛近岸及其西南部沉积物主要来源于黄河,该区域沉积物分布受山东半岛沿岸流及近岸潮流影响;研究区东部沉积物稀土元素组成特征与鸭绿江沉积物组成相近,表明研究区东部沉积物可能由鸭绿江供应;研究区西北部沉积物主要来源于黄河及辽宁沿岸物质输入,局部有滦河、六股河物质存在;研究区东南部物质主要来源于黄河.对沉积物稀土元素百分含量及参数特征值进行了Q型聚类分析,将研究海域沉积物划分为4个不同的区域,分别为北黄海东部区域(Ⅰ)、山东半岛近岸周边区域(Ⅱ)、渤海东部中部区域(Ⅲ)及研究区的西北部与东南部分布区(Ⅳ).      

黄海东南海域冬季水温与含盐量特性(提要)

根据1961—1980年取得的海洋观测记录,对黄海东南海域冬季水温与含盐量特性作如下解释,沿济州岛西侧的33°40″N线,从海面直达海底明显发育有热咸水前沿.这一东西走向的前沿将该海域水系分割为二.即前沿北侧海水为低温、低盐量,前沿南恻为高温、高耗量.同时由于这一前沿的存在,遂即否定了历来认为有所谓黄海暧流将高温、高盐量海水北运的说法.温度一含盐量图解表说明冬季代表该海域的水团为暖流水与黄海冷水.     

南海海流和涡旋概况

 提要:本文综述了南海海流、涡旋和上升流研究等三个方面迄今所取得的一些成果和在某些问题(例如关于台湾海峡中的黑潮分支)上的不同观点。指出南海海流中、上层的基本流型、广东沿岸流的变化等方面都不同于东海、黄海;南海中珠江冲淡水和上升流都显示出自身的特色，在南海北部，中、上层海流主要有三支流系:广东沿岸流、南海暖流和南海黑潮分支。沿
岸流基本上呈sw向流动，南海暖流终年自sw流向NE，而南海黑潮分支则终年偏sw向流动，它们构成sw-irE--sw向相间分布状态。
        

南黄海表层沉积物中微体化石的沉积特点及物源分析

借助于对南黄海表层沉积物中微体化石的分析,探讨了不同的微体化石数量及组合的分布特点、沉积特征、微体化石浮有孔虫、钙质超微化石与黑湖、黄海暖流、黄海冷水团、黄海沿岸流之间的关系。同时根据本区的粒度分析资料,把表层沉积物划归为下类型。南黄海中、西部、１粘土沉积。２．粉砂质粘土沉积,３．细砂与粉砂沉积,４．砂砾告示浊杂沉积;东侧;从北至南依次排列为砂１泥质沙１、沙质泥和泥质沉积。此 南黄海表层沉积物的物     

东海海—气界面二氧化碳通量的季节变化与控制因素研究进展

通过对东海海—气界面二氧化碳(CO2)交换有关研究的总结,剖析了东海表层海水CO2分压(pCO2)的区域分布特征,探讨了海—气界面CO2通量(FCO2)的季节变化规律,诠释了影响海—气界面CO2转移的主要因素.结果表明,东海表层海水pCO2的区域分布具有明显的季节变化,可将其分为冬季、夏季、过渡季节(春季、秋季)3个时段.冬季西部近岸海域由于水体垂直交换强烈,造成表层水体pCO2较高,而中、东部陆架海域由于浮游生物的光合作用使得pCO2较低.夏季近岸河口海域由于陆源输入的影响导致pCO2较高,中、东部陆架海域受温跃层、长江冲淡水、浮游植物的综合作用pCO2较低.春季、秋季为过渡时段,表层海水pCO2分布变化剧烈,受控因素较为复杂.东海全年表现为大气CO2的净汇,其中冬、春、夏为碳汇,其海—气界面FCO2分别为(-6.68±6.93),(-4.94±0.80),(-3.67±1.09)mmol/(m2·d).秋季表现为碳源,通量约为(1.50±8.37)mmoL/(m2·d).东海全年平均通量约为-3.16 mmol/(m2·d),共可吸收CO2约为6.92×106 t C/a.不同季节海—气界面FCO2的年际变化凸显了人为因素的影响,近海富营养化加剧,三峡工程的运行都可能是造成东海冬季碳汇量减少、秋季碳源/汇格局转变的原因.     

末次冰消期以来长江口沉积环境演化及沿岸流变化

长江口附近的沿岸流和水团变化对研究长江三角洲沉积物的“源-汇”机制具有重要意义.对HZK2孔沉积物的粒度、年龄和有孔虫分布特征进行了研究分析.结果表明:HZK2孔52.5 m以上有孔虫均有分布,底栖有孔虫丰度在12 m以上和26.0~52.5 m含量超过40枚/g,代表不同沿岸流和水团的有孔虫属种含量在垂向上呈现明显的分带性.HZK2孔全新世以来经历了河口湾和水下三角洲两大沉积体系,并在全新世早期发育潮流沙脊.末次冰消期,钻孔所在位置受长江冲淡水和苏北沿岸流共同影响.全新世早期,则受苏北沿岸流影响为主;在此之后,长江口冲淡水的作用减弱,苏北、黄海沿岸流影响较强.全新世中晚期,苏北沿岸流、长江冲淡水、江浙沿岸流和东海外海水团多种水体共同作用钻孔所在海域,全新世晚期长江冲淡水作用占绝对优势.      

渤海表层悬浮泥沙的空间模态及其时间变化

针对整个渤海海域悬浮泥沙分布全貌研究的不足,基于2000-2004年连续5年的354个SeaWiFS反演的渤海表层悬沙浓度资料,经多年月平均得到其季节变化特征;通过经验正交函数分解,给出其空间模态及时间系数,揭示渤海表层悬浮泥沙的空间分布特征及其随时间的变化。渤海表层悬沙浓度除秦皇岛海域外近岸高,离岸低,辽东湾东岸浓度远大于西岸;冬季浓度最高,春秋次之,除河口海域外夏季浓度最低;河口海域冬夏季均为浓度高值区。经验正交分解显示第一空间模态反映渤海悬沙浓度的总体分布特征,其显著变化周期为12个月,显示渤海表层悬沙的季节变化特征。第二空间模态反映黄河入海径流对渤海表层悬沙浓度分布格局的影响, 其周期为6个月,代表黄河口海域悬沙浓度的变化周期。第三模态显示渤海不同海域悬沙浓度的增加或减小过程并不同步,存在明显的位相差异。     

山东半岛全新世近岸泥质区沉积过程与沉积记录*

中国东部陆架边缘海发育多个全新世泥质区,是研究古海洋和古气候的理想区域。本研究从现代沉积过程和全新世沉积记录的视角,对山东半岛近岸泥质区的前人研究结果进行总结梳理,为后续相关研究提供参考。山东半岛近岸泥质区位于山东半岛沿岸,主要是来自黄河的沉积物在沿岸流、上升流、潮汐等相互作用下沉积而成,呈现独特的“Ω”形沉积模式。山东半岛近岸泥质区形成于全新世,物质来源主要是黄河,近岸侵蚀和当地小河流也贡献一定的物质来源。山东半岛近岸泥质区的形成和演化与古海洋条件、海平面升降、内陆古气候演变等多种因素有关,蕴藏着丰富的环境演化信息。山东半岛近岸泥质区沉积能够快速记录东亚季风的演变,其较高的沉积速率为研究黄河流域的古气候和古生态演化提供高分辨率的材料,可为预测未来全球变化背景下黄河流域的发展趋势提供参考。虽然前人对现代沉积过程进行了大量工作,但仍需加强现代观测和数值模拟等方面的工作,为更好地重建研究区的沉积动力过程提供数据和理论支撑。此外,该区在长时间尺度上的沉积物和有机质的沉积过程对古海洋和古气候的响应机制也亟待开展研究。     

Temporal and Spatial Distribution Characteristics of Colored Dissolved Organic Matter in Coastal Waters of Jiangsu Province

Colored Dissolved Organic Matter (CDOM) is one of important ocean color factors. In the background of “Jiangsu Coastal Development”, it is important to monitor the water quality and pollution status of coastal waters by analyzing its spatial and temporal distribution characteristics with remote sensing data. This paper was based on the high temporal resolution of Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) image downloaded from Korea Ocean Satellite Center. The temporal-spatial distribution of CDOM in Jiangsu coastal waters was analyzed on daily, weekly and monthly time scales from April, 2011 to May, 2016. CDOM in Jiangsu coastal waters are mainly terrigenous, and higher inshore than that of offshore. The monthly average concentration of CDOM in the western coast of the South Yellow Sea was 0.167~0.201 m^-1, and those of central and southern regions were 0.086~0.187m^-1. The maximum values were outside the maximum turbidity zone of the Yangtze River Estuary, which was 0.180~0.206 m^-1 (absorption coefficient at 440 nm). The diurnal variation of CDOM in near shore waters was found to coincide with the change of tide, which decreased at first and then increased in the sea area. By fitting the monthly mean using cosine function, significantly cyclical variation of mean CDOM was found in the South Yellow Sea. The central region of the South Yellow Sea waters fitting coefficient was 0.823. Affected by the Yellow Sea cold water mass, the sub-regions of the South Yellow Sea changed seasonally, whose CDOM concentration in winter and spring was higher than that in summer and autumn. Because of Changjiang Diluted Water and other water masses, seasonal variation of the Yangtze River Estuary was contrary to that of the South Yellow Sea. On monthly scale, CDOM concentration was positively correlated with total suspended matter, with correlation coefficient r being 0.72. The trend of the central and southern region was more significant.     

中国近海潮汐变化对外海海平面上升的响应

针对外海海平面上升对中国沿海潮波系统和潮汐水位可能带来的影响,通过西北太平洋潮波数学模型对边界海平面上升后潮波变化进行了数值模拟。研究发现边界海平面上升后,在无潮点附近东侧迟角增加,西侧迟角减小;无潮点北侧振幅增加,南侧振幅减小;辽东湾、渤海湾顶、辽东半岛东海域、海州湾至鲁南沿海、苏北沿海、台湾海峡至浙东沿海和南海平均潮差增加,海平面上升0.90 m后潮差最大增幅达0.40 m;长江口、杭州湾至对马海峡、朝鲜西海岸和莱州湾海域潮差减小。随着海平面上升量值的增加,渤海、台湾海峡潮差变化速率相对稳定,黄海、东海和南海站位变化速率有所变动;平均高水位的变化趋势与潮差一致;潮差增加的区域,高水位抬升幅度超过边界海平面上升幅度。海平面上升引起的高水位超幅变化,增加了沿海地区对风暴潮和其他灾害防护的风险。     

1980-2009年西藏地区水汽输送的气候特征

利用1980-2009年NCEP/NCAR月平均再分析格点资料, 分析了近30 a来西藏地区水汽输送的气候特征. 结果表明: 1)西边界和南边界为水汽流入边界, 北边界和东边界为水汽流出边界; 夏季水汽总输入量最大, 冬季最小且季节差异显著; 春季水汽总输出量最大, 冬季最小且季节差异不明显; 春、 冬季为净水汽支出, 夏、 秋季为净水汽收入; 2)无论是年还是不同季节平均, 近30 a来西边界水汽输入量、 北边界水汽输出量基本呈现增加趋势或弱的减少趋势, 东边界水汽输出量、 南边界水汽输入量基本呈现减少趋势; 总水汽输入、 输出量均呈现减少趋势; 年、 夏季、 秋季净收入量呈现减少趋势, 春季、 冬季净支出量呈现增加趋势; 3)西藏地区冬、 春、 秋季的水汽主要来自中纬度西风带水汽输送, 夏季水汽主要来自阿拉伯海、 孟加拉湾、 南海和西太平洋地区, 夏季南边界的水汽输送状况对西藏地区降水起着决定性作用.     

末次冰期山东黄土物源研究: 来自碎屑锆石U-Pb年龄的约束

胶东半岛北部海滨和山东中部山区北麓沉积了典型的风尘黄土,详细记录了晚更新世以来的气候变化,然而有关这些黄土究竟来自哪里,目前仍处于争议之中.锆石是黄土中常见的副矿物,其U-Pb年龄谱对比被广泛用于黄土的物源示踪研究.基于此,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）对上述地区晚更新世典型的黄土剖面开展碎屑锆石（n=420）微区原位U-Pb年龄分析,结合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别图和前人已经发表的研究结果,发现胶东半岛北部海岸和山东中部山地北麓东段的晚更新世黄土主要来自渤海裸露的大陆架和华北平原的碎屑物质,受中国西北内陆干旱区的影响较小,但由于地理位置的差异,山东中部山地北麓西段的晚更新世黄土具有黄河下游和黄土高原的物质信号,而与晚更新世渤海末次冰期裸露在海底的沉积物的物源关系较弱.      

黑潮与毗邻陆架海域的碳交换

作为沟通陆架边缘海与开放大洋的北太平洋西边界流,黑潮对毗邻中国陆架海域碳循环有着不可忽视的影响。分析总结了黑潮与毗邻陆架海域海水中溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解无机碳(DIC)和颗粒无机碳(PIC)分布与交换的现有研究成果。分析表明,黑潮通过表层水涡旋、入侵以及次表层以下水体上涌等形式携碳进入毗邻陆架海域。在黑潮与毗邻陆架海域,DOC和POC的分布受生物活动、水团混合以及沉积物—水界面相互作用的共同影响,表层与陆架水中含量较高,DIC受海水碳酸盐体系平衡影响,表层含量低于底层,在陆架海域与上升流区有高值,PIC含量较低。在台湾东北海域,DOC,POC和DIC由东海陆架海域向黑潮有净输出,输出量分别为2 431×109,1 051×109和21 733×109mol C/a,PIC通过陆架源悬浮颗粒物向黑潮主流输送,通量为1 852×109mol C/a。DOC,POC和PIC由南海经吕宋海峡向黑潮有净输出,输出量分别为2 652×109,1 009×109和230×109mol C/a,但DIC由黑潮向南海有净输出,通量为13 005×109mol C/a。台湾海峡碳循环受黑潮输运的影响,但影响机制及过程至今并不清楚。因此,黑潮与毗邻陆架海域的碳交换过程研究还有若干重大科学问题亟待解决,尚需深入系统的研究。