南黄海夏季海水中悬浮体的研究

南黄海夏季表层海水中悬浮体的高值区出现在苏北近岸一带,测得的最高值为7.57mg/L,其次是长江口和调查区的北部.低值区大面积分布在调查区的中部和山东半岛以南,悬浮体含量小于0.5mg/L.远岸的悬浮体垂向分布中有一个极为明显的分层性.在长江口外的悬浮体分布中可看到台湾暖流的影响,它的存在限制了长江入海物质的向东扩散.尽管7月是黄河和长江的丰水期,大量物质被携带入海,但还未能构成悬浮体的主要来源.其主要来源是沉积物的再悬浮,其次才是河流携入的物质,海水中的生物组分居三.现代河流入海物质的影响范围主要是调查区南北两端.在深水区,温度、盐度跃层的形成限制了底层悬浮体向上扩散.海水中物质的运移主要在海水底层进行,以悬浮-沉积-再悬浮-再沉积的方式进行着物质的运移和交换.     

南黄海海水中悬浮体跃层及底部浑水层

南黄海海水中悬浮体含量垂向分布中常见有跃层现象,它们是在海浪和潮流综合作用下,由海底表层沉积物的再悬浮产生的。南黄海冷水团促进了浑水层和悬浮体跃层的发育。 浑水层能够改变光、声波在海水中传播的性质,增大海水的浮力,增强对海底的侵蚀力。     

夏季南黄海悬浮体粒度分布及其影响因素

南黄海是东亚海区陆源物质向西太平洋扩散的重要通道,阐明该海区悬浮体粒度特征及其分布规律对于深入揭示中国东部陆架海区源汇沉积体系形成机制具有重要意义。利用2012年夏季在南黄海调查获取的水文环境资料和悬浮体现场粒度（LISST）观测数据,分析悬浮体粒度分布特征及其影响因素,探讨其在南黄海中部泥质区成因机制中的作用。结果表明：夏季,南黄海悬浮颗粒中≤128 μm的细颗粒主要是由无机矿物颗粒组成,而＞128 μm的粗颗粒则由有机颗粒主导。无机颗粒主要分布在混合作用较强的近岸浅水区以及远岸的近底水层,有机颗粒在水体层化较强海域的密度跃层处占据主导地位。再悬浮的海底表层沉积物是海水中无机颗粒的主要来源,潮混合过程是引起再悬浮作用的主要动力因素。潮混合锋阻挡了近岸高浓度无机悬浮颗粒物沿近底层向远岸扩散,但跨锋面的表层离岸流可以将近岸区的部分无机细颗粒物输运至南黄海中部。密度跃层阻碍了冷水团内营养盐进一步向海表扩散,导致浮游植物在密度跃层处富集;大量浮游生物及其分泌物与细小的无机颗粒相结合形成絮集体是海水中＞128 μm粗颗粒的主要来源。絮集体的形成促进了表层无机细颗粒向海底沉降,促进了泥质区的形成。     

山东半岛沿岸海域悬浮体时空分布及形成机制分析

依据2015年GOCI(geostationary ocean color imager)卫星影像反演的悬浮体浓度数据,分析了山东半岛沿岸海域表层悬浮体质量浓度和锋面月变化特征,揭示该海域悬浮体的分布特征和扩散格局,并结合风速、波高以及海表温度数据,对其控制因素进行初步探讨。结果显示:研究区内悬浮体质量浓度整体表现为冬季最高,春秋次之,夏季最低的分布特征;悬浮体扩散过程可以划分为4个阶段,冬季稳定外输,春季向岸退缩,夏季近岸贮存,秋季向外扩散。此外,山东半岛近岸存在一条悬浮体质量浓度高于10 mg/L的浑浊带,该浑浊带同样表现出季节变化,它在秋季开始形成,其悬浮体含量、幅宽及延伸范围在冬季达到最大,春季减弱,夏季消失。研究认为山东半岛沿岸海域的表层悬浮体来源主要是海底沉积物的再悬浮。风场、海浪以及沿岸流的强弱变化对悬浮体分布和输运的季节变化有重要的控制作用:风场和海浪影响海水混合搅拌强度,改变海底沉积物再悬浮作用的临界深度,进而影响表层海水悬浮体浓度,致使悬浮体浓度与风浪的月际变化趋势基本一致;沿岸流携带高浓度悬浮体沿山东半岛输运形成沿岸浑浊带,沿岸流的强度变化直接控制浑浊带的季节变化。     

南黄海海水中悬浮体垂向分布类型及跃层

海水中悬浮体的垂向分布并非上下均匀,而是具有明显的层化现象,这种情况与海水中的温度、盐度、密度等物理性质的层化现象一样,不是偶然的,而是常年存在的,同时,悬浮体含量的层化分布对于海水的某些物理性质有较大影响。 1958年中国科学海洋研究所在南黄海南部海水中悬浮体的调査中已发现了悬浮体含量分布的层化现象。1981年, Kanau Matsuike等(1983)在东海区悬浮体的调查中发现了长江口外浅滩区海水中光束衰减的层化现象。Gorsline和Swift (1977)在关于大陆架沉积动力学的论述中指出,海水密度的层化现象总是伴随着悬浮体浓度的层化现象。1983-1984年中美南黄海沉积动力学联合调查中,作者(秦蕴珊等,1986)也发现了该区内海水中悬浮体含量的层化分布现象,并且提出了“悬浮体跃层”的概念。同期,赵保仁等(1986)在研究秋末南黄海海水透光度及其与环流的关系时指出,水体中透光度存在着一个“跃变层”。实际上,影响海水透光度衰减的主要因素是悬浮体浓度,因而,上述透光度之“跃变层”乃是悬浮体跃层在光学方面的表现。上述报道结果说明,悬浮体垂向分布的层化现象及悬浮体跃层的存在已经引起了有关学者的注意。但是,其性质、季节变化及成因等问题却很少有人研究,它们对海水许多重要物理性质的影响也鲜为人知,因而这些问题的解决在理论和实践方面均具有重要意义。 在总结了历年调查资料基础上,作者于1988年4月又在南黄海进行了补充调査,共设55个站位(图1),对本区悬浮体分布中的层化现象、跃层问题及季节变化等进行了系统分析,并且对其成因及其物理意义进行了初步探讨。关于悬浮体的平面分布问题作者已有专文讨论,兹不赘述。     

舟山海域悬浮体的特征及输运机制

为了明确舟山群岛海域悬浮体的特征和输运机制,本研究于2018年夏季大潮期间进行了现场观测,包括温盐深、水动力和悬浮体的剖面观测,以及海水和海底表层沉积物的采集等。结果发现,悬浮体在垂向上可分为3种类型:跃层以上有效密度较高的颗粒絮凝程度低;跃层以下的颗粒絮凝程度较高;跃层附近的悬浮体主要为生物颗粒,有效密度最低。一个全日潮周期内,超过3 000 kg·m-1的悬浮体向南输运,受控于夏季陆架环流和潮汐捕捉以及垂向净环流输运的共同作用。因此,浙闽沿岸流和潮汐的不对称性导致的南向悬浮体输运对浙闽泥质区的演化起积极作用;而流速和悬浮体的垂向分布不均导致的北向输运,在一定程度上抑制了这一作用。     

夏季东海陆架不同水团对悬浮体物质组成及粒度分布的影响

基于2012年7月东海陆架水文及悬浮体粒度等实测数据,分析不同水团内悬浮体物质组成和粒度分布特征,并探究其影响因素,为查明东海陆架海区陆源沉积物输运扩散机制、揭示海底沉积物来源和成因机制等提供理论依据。结果显示:夏季东海陆架悬浮体由两部分构成,即≤128μm的无机颗粒和?128μm以浮游生物为主的颗粒,其平均体积浓度分别为3.5μL/L和8.4μL/L。悬浮体空间分布受到该海域水团类型的制约。长江冲淡水、台湾暖流表层水、台湾暖流深层水、台湾海峡暖水以及东海冷涡的悬浮体粒径均呈双峰分布,峰值位于27.7—74.7μm和391μm;苏北沿岸流影响海域悬浮体粒径呈单峰分布,小颗粒端含量极低。悬浮体粒度组成及其空间分布差异与水团挟带的无机颗粒、营养盐输送以及水体界面阻隔密切相关。其中,长江冲淡水挟带大量无机颗粒和营养盐进入东海,致使其无机颗粒和浮游生物含量均为研究区最高;苏北沿岸流经长距离扩散后挟带的无机颗粒大多已经沉降,因此无机颗粒含量在研究区最低,而其挟带的丰富营养盐,致使浮游生物含量为次高值;台湾暖流表层水、台湾暖流深层水、东海冷涡以及台湾海峡暖水中悬浮体均以无机颗粒为主,其中前三个水团的水体界面处浮游生物含量较高;不同水团垂向交界处常形成温、盐跃层,跃层能够抑制底层营养盐向表层的扩散,导致跃层位置成为浮游生物高含量区。     

冲绳海槽中南部及其邻近陆架悬浮体的分布、组成和影响因子分析

初夏冲绳海槽中南部海域悬浮体含量的分布特点为:表层水体中部海区高,南北海区低;中底层水体自南西至北东由低至高.从陆架到海槽断面的悬浮体含量分布为陆架最高值区、陆坡最低值区和海槽低值区.悬浮体组成包括矿物岩石碎屑、生物骨屑以及絮凝体.矿物岩石碎屑主要分布在陆架区中、下层水体,生物骨屑主要分布在海槽区(整个水层)和陆架区上层水体,絮凝体在研究区都有分布.海槽区与陆架区的悬浮体含量垂直分布和组分特征具有明显的差异.研究区悬浮体分布和组成主要受控于黑潮对陆架物质向冲绳海槽输送的阻隔、生物生产量以及地形、地理环境.     

南黄海悬浮体浓度的平面分布特征及其输运规律

重点分析和探讨了南黄海悬浮体浓度的平面分布及其水平输运,结果显示悬浮体浓度具有显著的空间区域化分布特征,其与该海域环流场的布局和季节转换存在良好的对应关系,南黄海环流是该海域悬浮体运移的主要动力和控制因素;江苏近岸海域在一年四季均为悬浮体浓度的最高值区,其悬浮体主要来源于潮流和海浪所引起的沉积物再悬浮以及苏北沿岸水的携带和输送,而且夏季悬浮体在该海域的累积还可为冬半年在黄海西部沿岸流作用下将其输运至东南海域提供很好的物源保证;长江口东北部海域在春、夏、秋三季出现东北向扩展的高值区,体现了长江冲淡水的影响;石岛外海在冬、春、秋三季也存在悬浮体浓度高值区,并具有向南黄海中部泥质区扩展的态势,这是鲁北沿岸流将现代黄河物质输运至此的结果。发现调查海域中部表底层在春秋季均存在云团状高值区,而且该海域悬浮体浓度自春季至秋季出现"双峰现象",这与春秋季水华期间浮游植物繁殖所产生的有机碎屑有关,并使作为悬浮体组成的海洋浮游生物有机质向沉积物转移,据此进一步指出这一物源可能对南黄海冷涡泥质区的形成、发育也具有一定的作用,该观点深化了对南黄海中部冷涡泥质区受上层生物活动影响以及泥质区物源的认识。     

夏季渤海湾中北部悬浮体分布

基于夏季渤海湾中北部312个站位的悬浮体观测资料,细致刻画了夏季该海域的悬浮体浓度的分布特征,并分析其形成原因。渤海湾中北部悬浮体水平分布表现出近岸高、远岸低,底层高、表层低的分布趋势。悬浮体体积浓度的垂直分布表现为两种类型:渤海湾的西部和中部的浅水海域,由表至底悬浮体的体积浓度逐渐增大;渤海湾湾口海域表底层附近的悬浮体体积浓度随深度变化不大,但在10~15 m深度处出现极大值。悬浮体体积浓度这种垂直分布的差异性与温跃层的存在有关。温跃层内水体层结稳定,海水垂直扩散系数小,导致颗粒物和营养盐富,生物体聚集,进而使得观测得到的悬浮体体积浓度在该层内出现峰值。