冲绳海槽热液柱动力过程的数值模拟

本文以冲绳海槽伊平屋北部热液区(126o53.80′,27o45.50′)的现场水文数据作为背景条件,使用k-ε湍流模型模拟热液柱的动力过程。模拟计算得到的羽流速度、温度和湍流耗散率等基本物理量展现了热液柱的时空演化过程。模拟结果显示,羽流最大上升高度及中性浮力面高度与海底的距离分别为83.62m和68.97m,和2014年先导专项在此附近热液区所观测的温度异常和盐度异常的深度位置(离海底约66—86m)接近。羽流的上升速度满足高斯分布,其半径b与距喷口高度z-H成正比:b=0.0985(z-H),其中z为距海底高度,H为热液烟囱体的高度。羽流的最大体积通量比喷口的初始值增加了878倍,达1.034m~3/s;在中性浮力面位置附近,动量通量达到最大值,为0.156m~4/s~2,比初始值增加了882倍;浮力通量在中性浮力面以下和BM2000(Bloomfield et al,2000)理论模型符合良好,在中性浮力面以上则呈现随高度先增加后减小的特征。本文计算得到的平均卷挟率为α≈0.0807,与背景流较弱的热液区的声学现场观测结果相符。     

渤海弱层化期湍流混合观测特征分析

利用2017年9月在渤海共享航次中取得的湍流混合直接观测数据,本文研究了渤海海域湍流混合的空间分布特征及有关的影响因素。9月观测海区水体垂向层结较弱,莱州湾受黄河冲淡水影响出现高温低盐结构,位于渤海中央浅滩南北两侧洼地的双中心冷水结构依旧存在。湍流观测结果表明湍动能耗散率在10~(-9)～10~(-5)W/kg之间变化,统计上满足对数正态分布。耗散率强值区出现在辽东湾及渤海湾湾口近岸处,相应的垂向湍扩散系数约为10~(-6)～10~(-2)m~2/s。垂向上,水体表、底层混合较强,进一步研究发现弱层化水体的平均湍动能耗散率〈ε〉与风速和正压潮流速的大小存在正相关关系。另一方面,耗散率ε与浮性频率N近似满足ε=2.0×10~(-8)+3.0×10~(-7)(N~2/N_0~2)~(-5)的拟合函数关系,反映了层化对水体垂向混合的抑制作用。     

南海北部陆坡区混合过程观测

为了解南海北部陆坡区的内部混合过程,2004年4月30日至5月1日,延平2号科考船在该海域利用自由沉降式的微结构剖面仪TurboMAP-Ⅱ进行了一次混合过程的直接观测。观测海区南海次表层水团和南海中层水团形成的特定温盐结构,使得150～500m之间出现盐指现象。通过对观测数据的处理和分析,研究了观测海区的湍动能耗散率、热耗散率和热扩散系数的分布以及盐指现象对混合效率的影响。观测海区的湍动能耗散率为2.0×10-10～7.8×10-7W/kg,最大值出现在上混合层;热耗散率为2.7×10-9～1.5×10-6℃2/s,最大值出现在温跃层附近。层结稳定区混合效率的平均值为0.18,与常用值0.2非常接近,盐指发生区混合效率的平均值为0.76,表明盐指现象的存在提高了混合效率。     

西南印度洋龙方斤热液区羽流信号的检测与通量估算

热液流体在物理化学特征方面与周围海水存在较大差异,探测温度异常和浊度异常是寻找热液羽状流信号的重要手段。本文采用“大洋一号”科考船第20航次的拖曳CTD数据和浊度数据,以及21航次的定点CTD数据,研究了西南印度洋龙方斤热液区的温度异常和浊度异常现象。研究表明热液区中性浮力层在水深2 550~2 650 m间,厚度约为100 m,温度异常达0.01 ℃;水深 2 750~2 800 m间亦有温度异常,最大可达0.08 ℃;温度异常水深处存在相应的浊度异常。深层背景海水位温和位密间存在简单线性关系。此外,经初步估计,热液活动区初始浮力通量为8.78×10^-4 m⁴/s³;通过中性浮力层估算热液热通量,约为130±43 MW。     

东北太平洋Explorer Ridge热液羽状流位温浊度异常和物质能量通量估算

深海热液流体与周围海水之间存在明显的物理和化学差异,通过检测海水的位温浊度异常是探测深海热液活动的重要手段之一。本文采用"海底火山带项目（Submarine Ring of Fire 2002）"拖曳式温盐深测量仪数据资料,研究了东北太平洋Explorer Ridge热液场的水文特征及物质能量通量的释放。结果表明Explorer Ridge热液场热液羽状流中性浮力层所在深度范围约为1 600~1 900 m,距离海底的高度约为200 m,最大位温、盐度和浊度异常分别为0.04℃、0.004和0.18 NTU;中性浮力层热液羽状流帽呈椭圆结构,其长轴与洋中脊线重合,羽状流帽总面积约为27 km2;热液羽状流在中性层范围内存在明显的分层现象,通过经验公式计算得到Explorer Ridge热液场观测范围内热液喷口的总的浮力通量为6.19×10-2 m4/s3,平均值为2.063×10-2 m4/s3;总的体积通量为9.884×10-2 m3/s,平均值为3.295×10-2 m3/s;总的热通量为194.9 MW,平均值为64.967 MW。     

马里亚纳海沟万米级水文观测研究

深渊观测是开展深渊科学研究的前提。文章介绍了2020年7月"东方红3"船在马里亚纳海沟"挑战者深渊"附近完成的一次海洋调查。基于船载温盐深综合剖面测量系统获取的万米级剖面数据,分析全海深的温盐性质,并依据Thorpe尺度方法和细尺度参数化方法,进一步估算不同深度层的湍动能耗散率。结果表明:"挑战者深渊"的深层海水十分稳定, 3 000—5 000 dbar的温盐特征与下层绕极水相同;受弱层结背景下的内潮影响, 5 000—8 000 m的耗散率显著提升。本次调查获取的万米级水文剖面为马里亚纳海沟的深渊探索提供了数据方面的支撑。     

夏季长江河口层化与湍流混合特征分析

利用2016年夏季长江河口现场水文特性与湍流微结构观测资料, 分析了长江河口水体温盐结构、层化发育、湍流与混合特征。结果表明: 1)夏季长江河口水体密度层化结构明显, 根据各层水体密度梯度差异, 可将水体分为底部混合层和上层密度跃层, 两部分的密度层化界限与浮力频率等值线lg N ² = - 4.0接近。2)底部混合层湍动能耗散率大, 层化结构弱, 水体分层稳定性弱; 上层密度跃层湍动能耗散小, 层化结构强, 水体分层稳定性强, 这有利于河口内波的发育与传播。3)在密度层化的作用下, 水体的湍动能耗散率、湍动能剪切生成及浮力通量的能量关系在一定范围内符合湍动能局部能量平衡方程。不同层之间的湍流弗劳德数Fr_t和湍流雷诺数Re_t在Fr_t-Re_t平面上呈现明显的分区, 与经典的分层剪切流理论基本吻合。     

三层流体内潮射线的实验室研究

内潮是发生在稳定层结海洋中,由正压潮流与复杂海底地形相互作用形成的具有潮汐频率的内波,是海洋中不可忽略的一种重要波动形式。本文设计了上层强线性分层、中层弱线性分层、下层为均匀密度的非均匀密度层结,探究高斯地形激发的内潮射线在该层结下的生成、传播以及耗散特征。本实验根据粒子图像测速技术(PIV)测量的流场分布,分析内潮射线在不同层结水体中的转折角度,讨论了归一化动能和湍耗散率分布。实验结果表明,在层结流体中,当ω相似文献   

层结环境中热液羽流物质输运范围的模拟计算

深海热液羽流系统对研究海底岩石圈和海洋之间的热量与物质输运及深海生物活动等科学问题具有重要意义。文章对温度层结环境中的二维轴对称热液羽流进行了数值模拟。计算结果表明,热液羽流上升过程中温度不断降低,浮力减小,在层结作用下达到最大上升高度。羽流垂向速度在羽流中心区域呈柱状分布,随着高度的增加速度值逐渐减少。计算得到的羽流最大上升高度和底部羽流半径与经典的MTT理论结果进行了对比,两者基本一致。而后随着时间增加,热液羽流顶部开始横向输运形成蘑菇状。示踪物浓度反映的羽流半径在高度0~50m保持不变,50m以上区域羽流最大半径随时间越来越大,在1.39h时不到30m,发展到100h后羽流半径达到150m。     

夏季长江口及其邻近海域湍流特征分析

利用2019年7月在长江口科学考察实验研究夏季航段(NORC2019-03-02)中获得的MSS90L湍流剖面仪的直接观测数据,本文计算并分析了该断面的湍动能耗散率ε和垂向湍扩散系数K_Z的分布情况。湍动能耗散率的大小为1.72×10?10～2.95×10?5 W/kg;垂向湍扩散系数的大小为3.24×10?7～4.55×10?2 m2/s。湍动能耗散率和垂向湍扩散系数的分布相似,均为上层最强,底层次之,中层最弱。上层由于风应力的作用,使得湍动能耗散率和垂向湍扩散系数较大;温跃层处层化较强,抑制了湍动能的耗散和垂向上的湍混合。盐度锋面的次级环流会促使低盐水团脱离,锋面引起的垂向环流会加强海洋的湍混合。低盐水团与外界的能量交换较少,湍动能耗散率较弱。长江口海区存在明显的上升流和下降流,它们是由锋面的次级环流产生的;上升流和下降流的存在促进湍动能的耗散与湍混合。     

盐度对长江口3种滤食性贝类滤水率、摄食率、同化率的影响

采用实验生态学方法研究了盐度对长江口缢蛏(Sinonovacula constricta)、河蚬(Corbicula fluminea)和光滑河蓝蛤(Potamocorbula laevis)滤水率、摄食率、同化率的影响。缢蛏组设6个盐度梯度(5,10,15,20,25,30),光滑河蓝蛤组设6个盐度梯度(5,10,15,20,25,30),河蚬组设6个盐度梯度(0,5,10,15,20,25),并测定了此3种滤食性贝类的生物学参数。结果显示,3种滤食性贝类的滤水率、摄食率和同化率随着盐度的上升而增加,当上升到一定盐度时达到峰值,然后随着盐度的升高而降低。盐度20时,缢蛏滤水率、摄食率和同化率达到峰值,分别为0.57L/h、5.38mg POM/h和0.72%。盐度10时,光滑河蓝蛤滤水率和同化率达到峰值,分别为0.46L/h和0.53%,摄食率在盐度15时达到峰值3.80mg POM/h。盐度5时河蚬滤水率和摄食率都达到峰值,分别为0.39 L/h和2.48 mg POM/h,同化率在盐度0时已达到峰值0.51%,并随盐度上升而下降。上述结果表明,盐度对3种滤食性贝类的3个摄食生理指标均有显著影响。     

污损生物对大亚湾养殖珍珠贝的滤食、呼吸和排泄的影响

污损生物是影响贝类养殖业生产效率的重要因素。污损生物不仅附着在养殖网笼上,而且也大量附着在养殖生物的贝壳上。大部分污损生物是滤食性捕食者,这些污损生物与养殖生物竞争食物,氧气与空间导致贝类生长速度减慢,死亡率提高。本实验以大亚湾养殖网笼里的珍珠贝及附着的污损生物为对象,研究有污损生物附着的珍珠贝及没有污损附着的珍珠贝在滤食,耗氧及排泄上的差异,同时对网笼上附着的污损生物优势种的滤食,呼吸及排泄也进行了测定,用以说明污损生物对养殖生物滤食,耗氧和排泄的影响。研究结果表明,有污损附着的珍珠贝及没有污损附着的珍珠贝在滤食率,耗氧率和氮磷排泄率上存在明显差异,有污损附着的珍珠贝的滤食率,NH4-N和PO4-P的排泄率要高于没有污损附着的珍珠贝。同时在网笼上附着的优势污损生物的滤食,耗氧和排泄也不容忽视,他们对食物的滤食,溶氧的消耗及氮磷排泄的贡献也很大。本研究结果表明,不管是附着在养殖生物贝壳上还是附着在网笼上的污损生物与养殖生物之间存在食物及氧气的竞争,污损生物对水中氮、磷浓度的提高贡献也很大,因此在养殖中,污损生物的影响不容忽视。     

饵料浓度、温度对缢蛏能量代谢的影响

本文以缢蛏（Sinonovacula constricta）为实验对象,使用实验室静水法,研究其在不同饵料浓度、温度梯度下的代谢情况,测定其摄食、呼吸、排粪、排泄等生理参数,并根据能量平衡原理估算了缢蛏的能量收支情况。结果表明:（1）缢蛏的摄食能、呼吸能、排泄能随饵料浓度的上升而增加;随着温度的变化,其摄食能呈峰值性改变,呼吸能和排泄能有缓慢增长趋势;（2）缢蛏从球等鞭金藻（Isochrysis sphaeric）中摄取的有机碳源主要通过呼吸代谢消耗,以粪便的形式排出,少部分随排泄代谢产物流出,余下的碳主要用作贝类自身的生长;（3）单因素方差分析表明,饵料浓度和温度均显著影响缢蛏的摄食率和耗氧率（P<0.05）,温度为23℃时,缢蛏的摄食率和耗氧率在饵料浓度为3.0×105 cells/mL时达到最高;饵料浓度为3.0×105 cells/mL时,缢蛏的摄食率在23℃时达到最大值,而耗氧率和排氨率在31℃时达到最高。     

海洋浮游纤毛虫摄食研究综述

海洋浮游纤毛虫是海洋微食物环的重要组成部分,同时也是连接海洋微食物环和经典食物链的重要环节。研究海洋浮游纤毛虫的摄食情况对了解海洋浮游纤毛虫在海洋浮游生态系统物质循环和能量流动中的作用有重要意义。主要研究内容包括纤毛虫的食性、纤毛虫对不同饵料的摄食强度(摄食率、清滤率)和选择性、影响摄食的因素及摄食后的同化和排遗。海洋浮游纤毛虫食性的研究方法主要有两种,分别为体内饵料颗粒法和维持生长法。实验室内估算纤毛虫摄食率和清滤率主要有两种方法,分别为饵料浓度差减法和体内饵料颗粒增多法。可以用特定体积清滤率和特定生物量摄食率来比较不同种纤毛虫的清滤率和摄食率。已有研究结果表明,纤毛虫的饵料包括较小的纤毛虫、硅藻、甲藻、鞭毛虫、聚球藻、原绿球藻和细菌等。纤毛虫的摄食率范围为0.1—920 cells/(ciliate h),清滤率范围为0—110μL/(ciliate h)。纤毛虫对饵料的粒径和化学性质均有选择性。饵料浓度、温度、光线、扰动以及纤毛虫所处的生长阶段都会对纤毛虫的摄食率产生影响。不同种类纤毛虫对不同种类饵料的同化率(67%—79%)和消化时间(13.7 min—24 h)不同。     

温度对美国硬壳蛤滤食率、耗氧率和排氨率的影响

在实验条件下，采用静水方法，测定了水温11．5、22．5、28．0、32．0℃下，硬壳蛤的滤食率、耗氧率和排泄率。结果表明，在11，5～22．5℃-之间，硬壳蛤的上述生理指标随温度的升高而增加，差异显著。而在22．5、28．0、32．0℃之间，生理指标的差异并不十分显著，间接说明了硬壳蛤对温度的较强适应能力，适合在浙江省等东南沿海进行推广养殖。     

海洋浮游细菌生长率和被摄食的研究综述

海洋浮游细菌利用海水中的溶解有机碳合成自身物质,是海洋浮游生态系统的二次生产者。微型浮游动物是细菌的主要摄食者,也是细菌生产向较高营养级传递的中介。研究海洋浮游细菌的生长率和被(微型浮游动物的)摄食率对理解海洋浮游生态系统的功能具有重要作用。本文综述了利用改变海水中生物类群组成(或功能)的培养方法研究海洋浮游细菌生长率和被摄食率的历程和现状,为我国的同类研究提供借鉴。改变海水中生物类群组成(或功能)进行培养的方法有海水分粒级培养、海水稀释培养和添加选择性抑制剂培养。这些方法各有其局限性,应用并不广泛。细菌及其主要摄食者异养鞭毛虫群落在自然海区和实验室内都有生长周期,鞭毛虫的生长周期落后于细菌,因此细菌的生长率有时会小于被摄食率,有时会大于被摄食率。我国这方面的研究相对落后,应值得引起重视,建议从海水稀释培养法入手开展相关研究。     

泥蚶幼虫滤水率和摄食率的研究

于１９９６年８月在胶南市棋子湾海珍品育苗采集已孵化５天,在壳长达到１４５μｍ的泥蚶面盘幼虫,利用Ｃｏｕｌｔｅｒ ｃｏｕｎｔｅｒ颗粒计数器测量泯蚶幼虫培育水体中饵料颗粒物质浓度的变化,对泥蚶幼虫的滤水率、摄食率进行了测定,并得出泥蚶幼虫滤水率,摄食率与生殖发育之间的关系。结果表明,泥蚶幼虫的壳长与其滤水率和摄食率均呈正相关,即幼虫工越长,其滤水率和摄食率越高。相同环境条件下,幼虫的培育密度与其滤率呈     

低氧对中华哲水蚤存活和繁殖影响的实验研究

为研究低氧对海洋浮游生物关键种存活、繁殖等的影响,作者采用了实验室模拟低氧环境的方法,研究了低溶解氧(dissolved oxygen, DO)浓度对中华哲水蚤(Calanus sinicus)致死率、产卵和孵化的影响.研究发现,中华哲水蚤对低氧环境比较敏感,当DO质量浓度为2 mg/L左右时,中华哲水蚤会在1 h内全部死亡;当DO质量浓度为3 mg/L左右时,中华哲水蚤会在96 h内全部死亡;当DO质量浓度为4~6 mg/L 时,基本无死亡,但对中华哲水蚤的产卵有明显抑制作用,首次产卵时间推迟,产卵周期缩短.当DO质量浓度为4 mg/L时,基本不产卵,当DO质量浓度为6 mg/L时,产卵量也仅为常氧组的15%左右.当DO质量浓度为4~6 mg/L时,中华哲水蚤所产卵的孵化率为常氧组的60%左右,但差异不显著.可见,低氧对中华哲水蚤的存活和繁殖均有抑制作用,长时间低氧很可能会降低中华哲水蚤的种群数量,甚至改变海洋生态系统结构.     

许氏帆蚌耗氧率和排氨率研究

采用生态生理学方法研究了水温和体质量对许氏帆蚌(Hyriopsis schlegelii)耗氧率和排氨率的影响,为育珠蚌养殖生理生态学提供基础资料。用生化培养箱控制水温,winkler碘量法、纳氏试剂比色法测定耗氧率和排氨率。结果表明,在实验温度(9~30℃)条件下,许氏帆蚌的耗氧率为2.504~6.76mg/(kg.h),排氨率为1.963~5.689mg/(kg.h),其中耗氧率和排氨率在27℃达到最高值,30℃均开始下降。在适宜的温度范围内,许氏帆蚌的耗氧率和排氨率均与温度成正比,而与体质量呈负相关。     

海水盐度对牙鲆仔稚鱼的生长、存活率及白化率的影响

１９９３年１１月２０日自鹿儿岛养殖业购得自然产卵获得的牙鲆受精卵，经空运、陆驼至福冈的九州大学附属水产试验所，仔鱼翌日孵出，３ｄ后开口。以此材料观察研究试验室条件下不同海水盐度对牙鲆仔稚鱼的生长，存活率及白化率的影响。试验分４组，盐度分别为：１组（自然海水对照组），３０．５－３１．８；２组，２６．０：３组，２１．０；４组，１６．０。每组设２个重复，使用１００１透明玻璃钢水槽，每槽放２０００尾刚开口