基于DPSIR模型和耦合协调度模型的胶州湾海域承载力分析

海域承载力是海洋资源利用协调发展的重要指标,本研究旨在根据胶州湾海域资源特征,基于DPSIR模型构建海域承载力评价指标体系,运用熵值法评价2000—2020年胶州湾海域承载力,并运用耦合协调度模型分析胶州湾海域承载力子系统内部的耦合协调度。结果表明,2000—2020年胶州湾海域承载力和耦合协调度变化幅度范围分别为0.70~0.95和0.73~0.85。研究结论如下:1)2000—2020年胶州湾海域承载力处于强可载、近满载状态,总体呈降低趋势;2)在压力层中的对海洋资源的需求是影响海域承载力的主要因素,而GDP (Gross Domestic Product)增长率、海洋渔船数和海洋渔船功率、人均滩涂面积和人均用海面积、主要海洋产业增加值年增长率、人工增殖放流则分别是影响驱动力层、压力层、状态层、影响层、响应层的主要因素;3)2000—2020年间胶州湾海域承载力整体耦合协调度总体呈“初级协调至良好协调”态势。     

近22年来象山港海域水环境变化趋势及R/S预测研究

选择CODMn、DIN、PO4-P作为反映象山港海域水环境状况的主要环境参数,建立22 a来(1984—2005)象山港海域CODMn、DIN和PO4-P年平均浓度的时间序列,用平均差值法、最小二乘法和自回归滑动平均法3种趋势分析方法,统计检验了其变化趋势,并用重标极差分析法(R/S分析法),预测了在当前情景下象山港海域未来各项水环境参数的变化趋势特征。结果表明:近22 a来象山港海域CODMn年平均浓度则呈降低的趋势,而DIN和PO4-P的年平均浓度则呈增加的趋势,CODMn降低比DIN和PO4-P增加更明显;根据R/S预测分析,未来象山港海域CODMn的降低趋势可能会出现逆转,呈现升高的趋势,而DIN和PO4-P可能仍将保持逐渐升高的趋势,N:P比值将会进一步扩大,N和P的比例失调状况会进一步加剧。     

陆海统筹背景下胶州湾陆海系统耦合协调发展评价研究

海岸带是陆海协调发展的核心区域,进行陆海系统耦合协调发展评价对推动陆海统筹战略的实施至关重要。本文通过构建陆海耦合协调发展评价指标体系,对胶州湾地区陆海耦合协调发展程度进行定量评价,结果表明：2007-2021年,胶州湾地区陆海两系统综合得分均呈上升趋势,至2015年,海域系统综合得分赶超陆域系统成为陆海耦合协调发展的主要力量;区域陆海耦合协调发展等级从“勉强协调发展类”过渡到“良好协调发展类”,由“陆域主导型”过渡到“海域主导型”;统筹陆海资源环境承载力和发展潜力有助于陆海复合系统耦合协调发展能力的提升。同时,运用系统动力学建立陆海复合系统仿真模型,模拟陆海统筹背景下胶州湾陆海系统中各变量的发展态势。以上研究结果可为海岸带地区探索陆海统筹背景下可持续发展新途径提供参考与借鉴。     

胶州湾营养盐的长期变化及其生态效应

依据改革开放40 a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析。结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(DSi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少。营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制。胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L^-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加。分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因。2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因。     

全球变暖背景下中国海域风速长期变化趋势分析及风资源评估

采用第六阶段国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6）数据对未来我国海域风速长期变化趋势进行分析,并评估风能资源分布的变化。研究表明SSP126、SSP245、SSP370和SSP585共四种代表性情景下,2015—2100年东海风速呈显著减小趋势;南海海域风速随外辐射强迫的增加呈显著增长趋势;黄海、渤海地区增长趋势较弱。未来南海北部海域风功率密度显著增加,相对历史数据最大增长12%,东海则有所下降,最大降幅为11%。4种代表性情景下,近岸风能总体变化较小,随着人为辐射强迫增加呈现略减小趋势,长江口附近海域风功率密度及年均风能随外辐射强迫增加而出现较为明显下降,黄海、渤海、南海沿岸大多基本维持不变。     

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...     

海域承载力的定量化探讨--以辽宁海域为例

在对海域承载力理论与方法研究的基础上,借鉴有关承载力研究的成果,依据近几年辽宁海域开发现状,采用状态空间法对辽宁海域承载力及承载状况进行量化。研究结果表明目前辽宁海域承载力处于超载状态,但是承载状况总体趋于好转。本文还对其今后变化的趋势进行了预测,探讨了提高辽宁海域承载力的途径与对策。     

舟山养殖海域承载力评价研究

海水养殖是舟山开发利用海洋的主要经济活动,也是舟山的传统特色产业之一。为促进舟山更好地发展海水养殖业,文章运用熵权TOPSIS模型,基于2006-2018年舟山海水养殖的相关数据,对舟山养殖海域承载力进行评价。研究结果表明：舟山养殖海域承载力总体呈上升趋势;养殖资源承载力呈波动上升趋势,与养殖海域承载力的变化趋势基本一致;养殖环境承载力的变化幅度较大,并与海水水质的变化趋势相吻合。     

胶州湾北部近岸海域水质预测

在胶州湾海域已建潮流场的基础上,物质输运方程的控制下,建立了入海污染物(COD)对流-扩散数值模型,预测了上马污水处理厂建成以后,在正常运行和事故情况下,胶州湾北部海域的水质状况。从而了解有关污染物入海后对相应海域水质的影响程度和范围。     

长江口及邻近海域浮游植物生态系统气候变化综合风险评估

近几十年来,在气候变化和人类活动的影响下,我国近岸河口海域尤其是长江口及邻近海域生态灾害频繁发生,严重影响了海洋生态系统的健康及其服务功能。本研究基于政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）气候变化风险理论框架,构建了河口浮游植物生态系统的气候变化综合风险评估指标体系,并利用IPCC 第五次耦合模式比较计划（CMIP5）地球系统模式数据,分别计算分析了在温室气体低（RCP 2.6）、中等（RCP 4.5）和高（RCP 8.5）浓度排放情景下未来不同时期（2030—2039、2050—2059、2090—2099年）长江口及邻近海域浮游植物生态的致灾因子危害性、承灾体暴露度和脆弱性及其综合风险。结果表明： RCP 2.6、4.5和8.5情景下,到21世纪中期,致灾因子危害性均有明显上升,其中RCP 4.5和8.5情景下,到21世纪末,还将大幅度增加,且以RCP 8.5情景最为显著,而RCP 2.6情景下则相反,有所下降;RCP 2.6情景下,高暴露度区域主要位于长江口附近,不同年代的变化差异较小;RCP 4.5和8.5情景下高暴露度区域明显大于RCP 2.6情景,尤其是后者到21世纪末期扩大至长江口邻近海域;脆弱性总体呈现近岸高远岸低的分布特征,且变化均较小;RCP 2.6、4.5和8.5情景下,综合风险均呈现近岸高远岸低,且有增加的趋势,但以RCP 8.5情景最为明显,并在21世纪末达到最大。     

基于多维状态空间与神经网络模型的山东省海域承载力评价与预警研究

研究借鉴有关区域承载力的理论和方法,构建了海域承载力评价指标体系,采用多维状态空间法对海域理想状态承 载力以及现实的承载状况进行了定量研究;建立了基于 BP 神经网络的海域承载状况仿真预警模型,结合情景分析法对山东 海域承载状况进行了仿真预警。研究结果表明：山东省海域 1996-2010年处于超载状态,但其承载状况逐年好转;在资源环 境子、经济和社会子系统处于“高发展”情景下,2015年山东海域将达到弱可持续发展状态;BP 神经网络用于海域承载状 况的仿真预警具有较高的精确度。     

GM(1,1)模型研究及其在水质预测中的应用

对GM ( 1, 1 ) 模型原始数列进行对数变换,减缓了数据变化的趋势,并通过matlab编程实现模型计算,简化了模型计算.将模型应用于胶州湾前湾海域水质预测,结果表明,模型对于单调数列的预测精度较高,预测结果与实测值吻合较好.     

基于MODIS/Aqua的胶州湾及青岛近海叶绿素a浓度年变化特征分析

利用2002-2013年MODIS/Aqua的Level 1B数据,经标准大气校正算法和叶绿素a浓度[chl-a]波段比经验算法(OC2M-HI),获得近12 a的胶州湾及青岛近海海域晴空的MOIDS/Aqua叶绿素a浓度。根据GOCI/COMS和MODIS/Aqua叶绿素a浓度产品在胶州湾及青岛近海交叉比较的结果[1],对2002-2013年的MODIS/Aqua[chl-a]进行了修正。基于修正后的MODIS/Aqua[chl-a]分析了胶州湾及青岛近海的叶绿素a浓度年变化特征。该海域的叶绿素a浓度大致呈现北高南低,湾内高于近海的特点,且每年空间分布趋势基本一致;近12 a的[chl-a]呈小的上升趋势,胶州湾的上升趋势大于青岛近海。胶州湾跨海大桥建设前,其附近区域叶绿素a浓度以0.47μg/L/year的趋势上升,基值为2.62μg/L;大桥开建及通车后,其附近叶绿素a浓度年变化趋势不明显,但基值明显增大(4.00μg/L)。     

RCP4.5情景下预测21世纪南海海平面变化

结合卫星高度计资料和SODA温盐数据,本文利用CCSM(Community Climate System Model version4)气候系统模式在代表性浓度路径RCP4.5情景下对全球海平面变化趋势的预测模拟结果作为强迫场,用POP模式模拟预测21世纪南海海平面长期趋势变化及空间分布。模拟结果显示,在RCP4.5情景下,南海海域在21世纪末10年平均海平面相对于20世纪末10年上升了15~39cm,明显上升海域位于中南半岛东部的南海中部、南部海域和吕宋海峡东西两侧海域,上升值最大可达39cm。如果加上格陵兰和南极等陆地冰川融化的影响,21世纪南海总海平面上升值将可能达到35~75cm。南海比容海平面明显上升区域位于吕宋岛东面的深水海域,广东沿岸流和吕宋冷涡之间海域,以及中南半岛东南部海域。总比容海平面的变化主要来自热比容,盐比容贡献比较小。南海南部和西部比容海平面上升速率较低,如加里曼丹岛西北侧、泰国湾和海南岛西侧有下降趋势。     

海岸湿地退化对胶州湾渔业和生物多样性保护的影响

文章简要分析了胶州湾海岸湿地退化过程以及海岸湿地退化对渔业生产和生物多样性保护的影响。近40～50a来由于围垦、滩涂养殖、污染、城市化、填海造陆、河流断流、海面上升等原因,胶州湾海岸湿地呈现严重的退化趋势,表现为各类湿地面积不断萎缩,潮上带湿地植被退化和景观分维数下降,潮间带湿地底质和潮下带湿地水质不断恶化等。认为海岸湿地退化导致胶州湾海洋渔业资源严重衰退和生物多样性受损,并且对珍稀鸟类保护有不利影响。     

AVO技术在水合物勘探中的应用

AVO技术正被应用到海域天然气水合物的真假BSR识别和水合物沉积层的储藏参数预测。在研究了水合物沉积层与其上下围岩(层)之间不同的地球物理特征(尤其是纵、横波速度)差异以及不同的岩性组合带来的AVO效应的差异的基础上,根据AVO技术的特点,制定了利用AVO技术进行海域天然气水合物的真假BSR识别和水合物沉积层的储藏参数预测的方法技术路线和流程。     

胶州湾东岸娄山河李村河附近海域水质变化预测

利用二维有限元方法对胶州湾海域潮流场数值模拟正确的基础上,建立了胶州湾东岸娄山河、李村河附近海域水质预测模型,并利用该海域水质现状监测资料对预测模型进行了验证,然后根据娄山河污水处理厂一期和李村河污水处理厂二期201O年工程建成后的运行情况,预测了其附近海域的水质。预测结果表明,在污水处理厂正常运行情况下,COD大于3.0mg/L的海域面积约为0.26 km~2.无超四类海水水质标准的区域,其附近海域水质状况比现状有较大改善;但是在事故情况下,各河口附近海域水质变差,超四类最大面积分别达到0.84km~2和0.54km~2,比现状增加0.53km~2和0.23km~2。     

地球系统模式FIO-ESM对北极海冰的模拟和预估

评估了地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography-Earth System Model)基于CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的历史实验对北极海冰的模拟能力,分析了该模式基于CMIP5未来情景实验在不同典型浓度路径(RCPs,Representative Concentration Pathways)下对北极海冰的预估情况。通过与卫星观测的海冰覆盖范围资料相比,该模式能够很好地模拟出多年平均海冰覆盖范围的季节变化特征,模拟的气候态月平均海冰覆盖范围均在卫星观测值±15%范围以内。FIO-ESM能够较好地模拟1979-2005年期间北极海冰的衰减趋势,模拟衰减速度为每年减少2.24×104 km2,但仍小于观测衰减速度(每年减少4.72×104 km2)。特别值得注意的是:不同于其他模式所预估的海冰一直衰减,FIO-ESM对21世纪北极海冰预估在不同情景下呈现不同的变化趋势,在RCP2.6和RCP4.5情景下,北极海冰总体呈增加趋势,在RCP6情景下,北极海冰基本维持不变,而在RCP8.5情景下,北极海冰呈现继续衰减趋势。     

近10年涠洲岛周边海域表层海水营养盐含量变化特征

根据2004~2013年间涠洲岛邻近海域共30个航次的营养盐监测结果,分析了涠洲岛邻近海域海水中营养盐的组成和变化特征.结果表明:无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO3-4-P)浓度的季节变化特征均为冬季秋季夏季,Si O2-3-Si各季节浓度差别不大.受陆源输入的影响,无机氮年际变化幅度比较大,整体上呈现上升趋势,NO-3-N与DIN的变化趋势基本相似,且对无机氮的贡献最大;Si O2-3-Si和NH+4-N呈现出逐渐下降的趋势,其中Si O2-3-Si下降趋势比较明显;PO3-4-P则呈现先增加后下降的趋势.营养盐化学计量比以及浮游植物生长营养盐限制因素分析结果显示,涠洲岛邻近海域主要属于磷限制,整个海域处于贫营养化程度.近10年来涠洲岛邻近海域海水中的Si/N逐年降低,N/P先降低后增加,这种变化趋势可能会导致浮游植物种群的变化.     

大沽河河口区氮磷营养盐输移转化行为研究

基于MIKE21软件,建立潮流、径流耦合作用下大沽河河口区氮磷营养盐输移转化数学模型。利用数学模型,对实测工况进行了模拟,并与相应的实测资料进行验证;在此基础上,对不同径流和排污条件下的氮磷营养盐分布进行预测分析。结果表明:大沽河口附近DO浓度较低,氨氮、硝酸盐和磷酸盐浓度较高。平水期流量条件下,上述物质进入胶州湾后有偏向河口右侧海岸的趋势。丰水期流量条件下,各水质参数的分布趋向均匀;上述物质进入胶州湾后基本上呈现以河口纵向主槽为对称轴,两侧对称分布的特征。不同排污条件下,河口附近DO从北向南基本呈现递增趋势,而氨氮、硝酸盐和磷酸盐则相反。一、二级污水排放条件下,河口附近DO符合一类海水水质标准;而无机氮和磷酸盐为超四类海水水质标准。