高生产力区LISST-100和OBS对悬浮颗粒物测量的比较研究

LISST-100通过激光前向散射测量32个粒径的悬浮颗粒物体积分数,OBS通过接受后向散射光强测量浊度,浊度反映水体浑浊程度,可用其变化代表悬浮颗粒物浓度变化。利用LISST-100和OBS于浙江外海高生产力区对悬浮颗粒物进行周日变化的同步观测,结果表明,浮游生物高生物量水体中,LISST-100能够测量出悬浮颗粒物体积分数的变化,由于颗粒物体积与其粒径成立方关系,其对于大颗粒物质变化比较敏感;OBS只能反映部分浓度变化,OBS接收的后向散射量强度取决于颗粒物后向散射截面的影响,因此对于小颗粒悬浮物质更为敏感,对大颗粒物质变化不敏感。无机小颗粒占优水体中LISST-100和OBS对于悬浮颗粒物的测量均较为理想。在悬浮颗粒物组分复杂的水体中,采用LISST-100有其优势,它可以获得不同粒径组分的体积分数,而OBS则适用于更小粒径范围的水体,主要是因为其对大粒径的浮游生物不敏感。     

西北太平洋春、秋季悬浮颗粒物的粒径变化与物质组分

为了解日本以东的西北太平洋200m以浅上层水体悬浮颗粒物的粒径变化与物质组分,分别于2015年5月和9月在该海区应用LISST-100X型现场激光粒度仪进行了悬浮体粒径分布的测量,并采集悬浮体水样采用扫描电镜及能谱分析悬浮颗粒物的物质组分.结果表明,研究区的悬浮颗粒物主要由大粒径颗粒(大于133μm)组成,并在100m以浅的上表层集中分布,其余层位颗粒含量较少.秋季悬浮体浓度远高于春季,但大粒径颗粒所占的比重明显降低,中等大小的颗粒(36~133μm)所占比重相应增加,中等粒径颗粒和细小粒径颗粒(小于36μm)在200m水层以浅分布较均匀,并有随着粒径的增大悬浮体浓度逐渐增加的趋势.悬浮颗粒物组成成分主要为单矿物碎屑、生物碎屑、絮凝体,主要来源于海洋浮游生物和陆源输入.悬浮体浓度及粒径分布特征主要受生物生长、大陆风尘和洋流输送等因素的影响.     

2013 年夏秋季黄、渤海悬浮颗粒物粒径分布特征

悬浮颗粒物及粒径是水质重要参数,研究其分布特征有助于加深对海洋生态环境的了解。利用2013年6月和2013年11月LISST-100观测数据,研究了黄、渤海区域悬浮物粒径和浓度的分布情况,浓度分布整体上近岸高远岸低,粒径分布呈现近岸细远岸粗的特征,季节分布特征明显。通过典型断面分析发现,悬浮物粒径和浓度随着水深变化明显,连续站数据分析结果表明,大风对底层颗粒物的再悬浮作用显著,潮流对悬浮物的时空分布有着重要影响;水体衰减系数随着体积浓度变化明显。此外,还研究了悬浮颗粒物粒径Junge分布在黄、渤海区域的适用性。     

2013年夏秋季黄、渤海悬浮颗粒物及粒径分布特征研究

悬浮颗粒物及粒径是水质重要参数,其分布特征研究有助于加深对海洋生态环境的了解。利用2013年6月和2013年11月LISST-100观测数据,研究了黄、渤海区域悬浮物粒径和浓度的分布情况,浓度分布整体上呈现近岸高远岸低的状况,粒径分布呈现近岸细远岸粗的特征,季节分布特征明显;通过典型断面分析,悬浮物粒径和浓度随着水深变化明显,连续站数据分析结果表明大风对底层颗粒物的再悬浮作用显著,潮流对悬浮物的时空分布有着重要影响;水体衰减系数随着体积浓度变化明显;此外,还研究了悬浮颗粒物粒径Junge分布在黄、渤海区域的适用性。     

夏季北黄海不同性质悬浮体分布特征及其控制因素分析

为了探讨夏季不同性质悬浮体在研究区的分布特征及其控制因素,于2016年6—7月在北黄海使用LISST-100X(C)型激光粒度仪和CTD测量了悬浮体浓度和水体温度、浊度、荧光叶绿素浓度数据。结合现场水文数据对不同粒径悬浮体的分布规律进行分析。结果表明,夏季研究区悬浮体含有大量以生源颗粒为主的粗颗粒(128μm),其浓度在下层水体较低,在远岸层结水体的温跃层附近最高。粒径128μm的细颗粒浓度与浊度分布趋势一致,主要反映陆源无机颗粒的变化。其浓度整体呈近岸高远岸低、下层高上层低的分布特征;在成山头近岸海域最高,并且在鲁北沿岸浅水与远岸深水之间存在浓度锋。潮混合作用和温跃层是影响悬浮体浓度空间分布的主要控制因素。潮混合作用促使鲁北沿岸出现陆架温度锋,阻碍沿岸细颗粒物质向海输运;成山头近岸较强的潮混合作用导致当地沉积物再悬浮,使该区域细颗粒浓度最高。温跃层不仅阻碍了下层细颗粒物质向上扩散,还对上层沉降下来的颗粒有"累积"作用。此外,跃层附近丰富的浮游植物对粗颗粒浓度高值区的形成有促进作用。     

南海北部海洋雾状层特征及影响因素初步研究

在粤东上升流区和南海北部陆架陆坡区共选取7条断面,通过分析水体的温度、盐度、密度、浊度、叶绿素浓度特征和悬浮体现场粒度平均粒径、体积浓度特征等,初步研究了南海北部海洋雾状层的特征及其受控机制。研究发现粤东上升流区底部雾状层普遍发育,在个别站位存在表层雾状层,高能的近岸浪流作用和来自港湾、河流的泥沙为表层雾状层和底部雾状层提供物源;南海北部陆架陆坡区底部雾状层也普遍发育,在珠江口外的内陆架和外陆架陆坡区表层雾状层比较常见,陆坡区中层雾状层比较发育,本区雾状层的物源主要来自珠江和台湾岛西南部河流的入海泥沙、海底沉积物以及生源颗粒物。南海北部底部雾状层的强度和扩散范围主要受水动力条件、河流入海物质的扩散和底质再悬浮等控制。     

莱州湾悬浮泥沙分布形态及其与底质分布的关系

根据卫星遥感图像和历史观测资料分析,莱州湾的高悬浮物浓度区基本在以黄河口为中心的北侧海域,而湾顶往往浓度低。2002年8月针对莱州湾的底质类型、悬浮物粒径分布以及海流、盐度的航次调查资料显示,莱州湾的底质类型决定着其悬浮物的分布形态。距黄河口较近的区域底质粒级分布呈明显的双峰结构,即一个较粗的峰值和一个较细的峰值,而较细的峰值与水体中悬浮颗粒的粒径相近;距河口较远站位的底质分布则呈现单峰结构,并且底质的粒径较粗。因此,在一般潮流作用下,河口附近底部沉积物容易形成再悬浮,水体中悬浮物浓度较高;而距河口较远的区域底部沉积物再悬浮相对困难,水体中悬浮物浓度较低。本研究结果对莱州湾悬浮泥沙分布形态给出了合理的解释。     

基于GF-WFV的厦门海域水体悬浮物浓度反演

为利用遥感技术快速、及时的掌握厦门近岸海域水体中悬浮颗粒物的总体分布情况,现场测量了厦门海域水体的下行入射辐射、天空光以及经过水气界面后反射回的辐射,计算了该海域水体表面的离水辐射获得了水体表面以上遥感反射率;同时采集了与光谱信息同步的水体样品,并分析了水体中的悬浮颗粒物质量浓度,获取了对应站位的水体反射波谱曲线和采集样品的浓度数据.通过研究不同站位水体的反射光谱数据,依据GF-WFV波段设置,对现场实测的光谱数据进行了拟合,并创建了基于GF-WFV拟合波段的悬浮颗粒物浓度经验反演算法.通过研究发现拟合(Rrs3+Rrs4)/Rrs2(其中Rrs1、Rrs2、Rrs3、Rrs4分别是GF-WFV第1、2、3、4波段的遥感反射率)同实测水体悬浮颗粒物质量浓度之间的决定系数为0.655,依据研究得出的反演算法反演该海域水体悬浮颗粒物质量浓度,其均方根误差为11.03 mg/dm3,相对误差为8.40 mg/dm3.利用同步的GF-WFV遥感数据对厦门近岸水体中总悬浮颗粒物质量浓度进行了研究,获取了研究区水体悬浮颗粒物的空间分布情况,结果表明GF-WFV遥感数据能很好的反映厦门近岸水体悬浮颗粒物浓度分布状况.     

光衰减系数与悬浮颗粒物浓度的关系

海水中光合作用有效光强(PAR)的变化受多种因素影响,其中分布在海水中的悬浮颗粒物是造成PAR在水中衰减的重要因素之一,尤其是在风与潮混合作用较强的近海。已有的研究表明:PAR在水中是呈指数衰减的,并且在悬浮物颗粒物分布比较稳定时,光衰减系数k与悬浮物体积浓度线性相关。在生态模型中,往往需要利用k获得水下光强,而衰减系数k很难直接通过观测得到,因此本文目的就是建立衰减系数与悬浮颗粒物体积浓度的关系,后者可通过观测得到。经过对2个航次与2个定点观测数据的处理,得到了PAR衰减系数分别与所有粒径悬浮物颗粒物总体积浓度以及3种粒级(黏土、粉砂、细砂)悬浮物体积浓度之间的线性关系式,并且发现相对于细砂,较小粒径的黏土、粉砂的浓度能更好的表征PAR的衰减特性。     

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。     

粤西及琼东北海区悬浮体浓度及海水浊度特征分析

通过对粤西及海南岛东北部海区现场调查,取得了大量悬浮体浓度及海水浊度数据,分析后发现调查海区悬浮体浓度值普遍较低,绝大部分海域为清洁海域。对悬浮体浓度及海水浊度平面图及断面图分析后发现,春夏季粤西悬浮物主要来源于珠江口及琼州海峡,且两处悬浮物在电白外海存在明显的分界,琼东北海域悬浮物主要来自于海南岛及外海。近岸及底层悬浮体浓度及海水浊度具有较好的相关性,浊度能够很好地反映悬砂含量,但是不能反映生物活动及分布状况,如琼东上升流区的生物活动较剧烈,虽然其悬浮物浓度值偏高,但其浊度值并没有明显升高。     

三峡大坝启用后长江口及邻近海域秋季悬浮体、叶绿素分布特征及影响因素

基于2010年10月在长江口海域海洋综合调查,利用多参数CTD现场调查数据、悬浮体浓度测定数据,对该区悬浮体和叶绿素的空间分布及影响因素进行系统的研究,探讨三峡工程蓄水7a以来长江口的悬浮体和叶绿素的分布特征及变化.结果表明:浊度值与悬浮体浓度存在良好的线性关系,盐度对该线性关系没有明显的影响;长江口及其邻近海域悬浮体主要分布在123°E以西的海域,表现为近岸高、离岸低,表层低、底层高,其分布主要受到水团、长江输入、上升流等的影响;叶绿素在123°E往东的海域含量较高,近岸低,在123°E～124°E之间叶绿素含量最高,其分布主要受到水团、浮游植物种类和季节变化及营养盐的共同影响.与三峡工程蓄水前对比,悬浮体高值区的界限往西移动了近半个经度,同季节的叶绿素含量的平均值降低.     

Measurements of suspended particulate matter with laser in-situ scattering and transmissometry in the Jiaozhou Bay in China

1 IntroductionKnowledge of suspended particle size and distri-bution is the key elements for better understandingthe sediment transport processes ( Wang et al.,2004), primary production (Ning et al., 2004),water quality controlling and pollution predictio…     

长江口枯季悬沙粒度与浓度之间的关系

2003和2004年枯季在长江口采集水样并作水文观测，对所获水样进行过滤和粒度分析，以计算悬沙浓度和悬沙粒度分布。结果表明，2003年11月小潮期间，悬沙中值粒径与悬沙浓度存在着显著的指数关系，在大潮期间没有显著关系；在2004年2月小湖期间，两者之间没有显著关系，但在大潮期间存在着显著的指数关系。枯季水体悬沙以粉砂组份为主，并且随着向口外的推移，细颗粒组份逐渐增加，但在拦门沙最大浑浊带附近，由于絮凝作用，沉积物粒度变幅较大，可产生粒径粗化的现象。小潮期间，砂含量较低，但与悬沙浓度之间有显著相关关系；大潮期间，悬沙粒径粗化，但砂含量与悬沙浓度之间的关系不显著。上述分布趋势与沉积物来源、当地的水动力条件和絮凝作用等因素有密切关系。     

鸭绿江河口最大浑浊带水动力特征对叶绿素分布的影响

在河口最大浑浊带有独特的生态动力过程。利用鸭绿江河口最大浑浊带上下游两个定点站和大面站的流速、叶绿素和浊度数据,在分析最大浑浊带形成的基础上探讨了悬沙浓度与叶绿素浓度分布的对应关系及最大浑浊带水动力特征对叶绿素分布的影响。分析结果表明,定点站大小潮涨落潮时均出现悬沙浓度与叶绿素a浓度的高值分布中心,该中心主要出现在底部,且高叶绿素a浓度与高悬沙浓度中心相对应。通过对最大浑浊带形成机制的分析发现,强烈的底部泥沙再悬浮是鸭绿江河口最大浑浊带形成的主要原因。最大浑浊带内悬沙浓度与叶绿素a浓度的相关关系均为底层大于表层,大潮高于小潮;高叶绿素a浓度与高悬沙浓度时刻有很好的对应关系,在一定程度上表明水动力特征对叶绿素a浓度在时间和空间上的分布有重要影响。初步分析认为鸭绿江河口最大浑浊带内的高叶绿素a浓度主要是由再悬浮作用使底部沉积物中的底栖藻类和沉积物一起聚集在水体的底部造成的,但是该结论还有待结合其他相关研究进一步检验。     

Sediment concentrations,flow conditions,and downstream evolution of two turbidity currents,Monterey Canyon,USA

The capacity of turbidity currents to carry sand and coarser sediment from shallow to deep regions in the submarine environment has attracted the attention of researchers from different disciplines. Yet not only are field measurements of oceanic turbidity currents a rare achievement, but also the data that have been collected consist mostly of velocity records with very limited or no suspended sediment concentration or grain size distribution data. This work focuses on two turbidity currents measured in Monterey Canyon in 2002 with emphasis on suspended sediment from unique samples collected within the body of these currents. It is shown that concentration and grain size of the suspended material, primarily controlled by the source of the gravity flows and their interaction with bed material, play a significant role in shaping the characteristics of the turbidity currents as they travel down the canyon. Before the flows reach their normal or quasi-steady state, which is defined by bed slope, bed roughness, and suspended grain size, they might pass through a preliminary adjustment stage where they are subject to capacity-driven deposition, and release heavy material in excess. Flows composed of fine (silt/clay) sediments tend to be thicker than those with sands. The measured velocity and concentration data confirm that flow patterns differ between the front and body of turbidity currents and that, even after reaching normal state, the flow regime can be radically disrupted by abrupt changes in canyon morphology.     

In situ Measurements of the Characteristics of Suspended Particles in the Barents Sea by the LISST-Deep Laser Diffractometer

Oceanology - The key indicators of marine sediment genesis are the particle size distribution (PSD) and volume concentration of suspended particulate matter (SPM). However, their study is not...     

The vertical attenuation of irradiance as a function of turbidity: a case of the Huanghai(Yellow) Sea in spring

The planar photosynthetically available radiation (PAR), turbidity and concentration of chlorophyll a (chl a), were measured at 26 stations in the Huanghai (Yellow) Sea during a cruise of China SOLAS from 19 to 27 March 2005. Due to low chl a (<0.35 mg · m-3 ) in upper layers (above 5 m), suspended particulate matter became the major factor that influenced the turbidity in early spring. The calculated vertical diffuse attenuation coefficient of PAR, K PAR , varied with water depths with a maximum value in t...