西北太平洋台风对冷涡及叶绿素浓度的影响

【目的】研究2007—2017年间西北太平洋过境冷涡的11个台风导致浮游植物生长和冷涡(CCE)变化现象。【方法】统计并计算出可能影响叶绿素(Chl-a)浓度变化的因素:台风性质(强度、移动速度、强迫时间)、台风前混合层厚度(MLD)、降雨量、海表面温度(SST)、埃克曼抽吸速率(EPV)和两层约化重力模式下的涡动能(EKE),其中EPV和EKE分别代表上升流和湍流混合强弱。【结果与结论】通过线性回归分析发现,除台风强度、SST与Chl-a浓度相关性不显著(P0.05),移动速度Uh、强迫时间、降雨和MLD、EPV、EKE与Chl-a均有显著相关性(P0.05),并建立了冷涡背景条件下的多元线性回归模型:?=0.006-0.038 x_1+0.0257x_2+0.023 8 x_3。浮游植物生长主要取决于上升流和湍流混合对营养盐的输送作用,慢而尺度大台风意味着受台风强迫时间长,足以超过地球自转调整的时间则会引起强上升流(EPV)以及湍流混合输送营养盐,促进Chl-a浓度大幅度增加,强湍流混合同时也需要降雨抑制,避免破坏浮游植物光合作用,台风前CCE区域MLD(25m)与Chl-a呈现出正相关。     

珠江口海域营养盐和叶绿素a的时空分布特征

【目的】研究珠江口海域营养物和叶绿素a的时空分布特征。【方法】根据2015年5月(春季)、8月(夏季)和10月(秋季)3个季节的现场调查资料,通过对3个季节浮游植物Chl-a以及包括氮磷比在内的营养结构进行综合分析,深入探讨珠江口海域浮游植物Chl-a的时空变化调控机制。【结果】珠江口海域各季节营养盐呈高氮低磷分布,3个季节N︰P均值49.6。叶绿素a季节差异明显,夏季叶绿素a含量是春季的2倍、秋季的9倍。【结论】春季浮游植物生长受温度影响较大,夏、秋两季由于外海水的入侵导致磷限制比较显著;DIN能满足各季节浮游植物生长的需要,珠江口海域浮游植物生长对于磷营养盐的响应要优于氮营养盐。     

秋季雷州半岛近海营养盐和叶绿素a浓度空间分布及其相互关系

【目的】研究秋季雷州半岛海域东西部水体营养盐和叶绿素a(Chl-a)空间变化特征及其相互关系。【方法】根据2017年10月(秋季)的现场调查资料,分别采用镉铜柱还原-重氮偶氮法、重氮偶氮法和硅钼蓝法测定硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐,以及萃取荧光法测定Chl-a浓度,深入探讨雷州半岛Chl-a浓度空间变化的调控机制。【结果】2017年秋季,研究区域近岸Chl-a及营养盐浓度大致呈现近岸高离岸低的分布特点;雷州半岛东部海域与西部海域相比,Chl-a浓度、DIN、Si O32-,nDIN/nP比较高,而nSi/nDIN和PO43-在西部略高于东部;营养盐对浮游植物生长的可能限制因子分析结果,在雷州半岛东西部环境因子对Chl-a浓度的影响程度不同,其中盐度和亚硝酸盐是影响Chl-a浓度的主要因子。在浮游植物生长的限制因素方面,雷州半岛东部海域表现为明显的磷限制,西部海域表现为明显的氮限制。【结论】秋季调查海域营养盐和Chl-a结构变化主要受海域水文情况(河流径流,潮汐类型)和人类活动的影响。调查海域东部受到河流径流和不规则半日潮的影响,营养盐、Chl-a浓度以及营养盐比值(PO43-和nSi/nDIN除外)都比较高。西部海域由于河流径流量小、人类活动较少以及受到规则的全日潮的影响,营养盐、Chl-a浓度以及营养盐比值含量较低且分布较均匀。     

西北太平洋上层海洋对连续多个台风的响应

【目的】研究Merantia、Malaks、Megi、Chaba4个连续台风引起上层海洋的响应。【方法】基于遥感和再分析数据,分析台风前海洋环境、台风做功(W)、强迫时间(tf)、降水等要素分布特征,探讨上层海洋稳定度、上升流、湍流混合动力机制如何影响中尺度涡区域的海表温度(SST)、浮游植物繁殖程度,引入动力学参数S判断海洋内部上升流和混合重要性。【结果和结论】冷涡(CE)区域海洋表层降温(SSC)(3.5℃)和叶绿素a(Chl-a)质量浓度(0.5mg/m3)对于台风响应比暖涡(AE)区更为剧烈,与其内部热力学结构有关,出现在Megi过境CE区,主要原因是海洋本身CE特征、强上升流(EPV)=2.5×10-4 m/s,S<1,台风向海洋输入巨大的能量(W>80 kJ)引起剧烈的混合夹卷、强降雨,导致海水迅速重新层化、逐渐加强的非线性CE有更强的封闭性,这些机制的共同作用将底层(营养盐跃层100m以下)富含营养盐的冷水输送到上层;Malaks过境CE(124.9°E,22.3°N)缺乏强上升流(EPV=5×10-5 m/s),以湍流混合为主(S>1);Merantia使CE区域表现下沉流(EPV<0),SSC主要是湍流混合的作用(W>25kJ),Chl-a浓度增长到0.27mg/m3。AE热力学结构比较稳定,连续台风导致SSC<2℃,Chl-a增加仅200%,Merantia、Malaks过境AE(125.1°E,20.6°N)分别以强上升流(S<1)和湍流混合(S>1)为主,混合层厚度约80 m,同时AE周围无强障碍带,易与周围水体交换,Chl-a浓度微弱增加。     

珠江磨刀门河口枯季叶绿素a环境因子驱动分析

【目的】分析珠江磨刀门河口浮游植物叶绿素a及其驱动因子的潮周期变化,并揭示叶绿素a的环境影响机制。【方法】基于珠江磨刀门河口2017年枯季(1月13-20日)水文水质多要素同步观测数据,采用主成分分析(PCA)和结构方程模型(SEM)确定浮游植物叶绿素a与多个环境因子的关系并量化各因子的驱动作用。【结果】磨刀门水道浮游植物叶绿素a浓度变化范围为0.77～10.92μg/L,口门处变化为0.70～9.01μg/L,磨刀门河口动力驱动下浮游植物叶绿素a的潮周期差异显著。盐度、含沙量和氮磷营养盐亦随潮汐涨落差异显著,而水温无明显潮周期变化。【结论】外海水团对氮营养盐的稀释混合作用强于磷营养盐,而悬浮泥沙对磷营养盐的吸附作用强于氮营养盐。与氮营养盐相比,溶解态磷相对不足,限制磨刀门河口浮游植物的生长。径流(营养盐、悬沙等为代表)、潮流(盐度为代表)对河口浮游植物的影响机制不同,其中氮磷营养盐和水温起着直接作用,而悬沙和盐度间接影响浮游植物叶绿素a的变化。     

1993-2017年南海中尺度涡特征分析

【目的】研究1993-2017年南海中尺度涡的空间分布、季节变化、移动速度等特征。【方法】根据AVISO提供的地转流数据,应用Nencioli等人提出的涡旋识别算法。【结果】南海中尺度涡主要分布在南海东北部和越南东部海域,冬(夏)季有利于(反)气旋涡产生,中尺度涡以2.0～9.0cm/s的速度向西传播。【结论】南海气旋涡与反气旋逐年生成个数与ENSO事件相关,在1993-2007年期间,强(温和)厄尔尼诺年气旋涡生成数大于反气旋,弱(温和)拉尼娜年反气旋生成数大于气旋涡。2008-2017年,强厄尔尼诺年气旋涡生成数大于反气旋,温和拉尼娜年反气旋生成数小于气旋涡。在涡旋的生命周期内,涡旋半径与移动速度变化趋势相反。复杂海底地形会阻碍涡旋的传播。     

中国近海浮游植物叶绿素、初级生产力时空变化及其影响机制研究进展

综合分析中国近海不同海域浮游植物的时空分布和季节变化特征研究,概述该海域浮游植物叶绿素和初级生产力研究。受复杂的物理环境场、生物地球化学作用等综合影响,不同海域Chl-a和初级生产力具有显著的时空变化特征:空间上,叶绿素浓度表现为近岸高离岸低、离岸海域随纬度增加呈升高趋势;时间上,大体呈现明显的季节变化特征,北部季节特征尤为明显,其中叶绿素浓度及生产力的季节最大值在南海出现在冬季,而在中国北部海域逐渐变化为春季。影响浮游植物生长的主要因素有营养盐、温度、光照、陆源输入、季风、环流、涡旋等,不同海域、不同季节浮游植物生长的限制因子有差异。另外,由于遥感数据的精度以及现场观测航次的频率较低和站位布置较为稀疏影响了上述机制的探讨,因而浮游植物生长的主要调控机制仍待进一步研究。     

舟山海域不同功能区微微型自养浮游生物的时空分布

【目的】揭示舟山附近海域不同功能区之间微微型自养浮游生物的时空分布。【方法】于2017年冬季、2018年春季、夏季、秋季,在舟山岛附近近岸海域不同功能区中选取6个典型站位,采集表层海水,获得24个样品。运用流式细胞仪技术对样品进行微微型自养浮游生物丰度检测,并分析其相关的环境因子及其时空分布特点。【结果】聚球藻(Synechococcus,Syn)丰度的季节分布由大到小依次为冬、春、秋、夏,微微型自养真核生物(Picoeukaryotes, Euk)丰度的季节分布由大到小依次为夏、秋、冬、春。相关性分析表明,春季,聚球藻与微微型真核浮游植物丰度均与pH呈显著正相关关系(P <0.05),微微型自养真核生物丰度与COD含量呈显著正相关关系(P <0.05);秋季,微微型自养真核生物丰度与NH_4~+、NO_2~-、Chl-a含量呈显著正相关关系(P <0.05),冬季,微微型自养真核生物和聚球藻丰度均与Chl-a含量呈显著正相关关系(P <0.05)。【结论】舟山附近近岸海域微微型自养浮游生物的丰度可直接或间接反映海域污染情况,可作为检测水体污染的指标之一。     

北部湾二长棘犁齿鲷时空分布及其与环境因子的关系

【目的】研究北部湾二长棘犁齿鲷资源密度时空分布与海洋环境因子的关系,为二长棘犁齿鲷资源利用和保护提供理论基础。【方法】基于2013年11月至2014年8月4个航次的北部湾渔业资源调查航次数据,利用广义可加模型(GeneralizedAdditiveModel,GAM)研究二长棘犁齿鲷与遥感海表水温(SST)、叶绿素a浓度(Chl-a)、海表面异常(SLA)和水深等海洋环境因子,以及经纬度等空间因子的关系,利用渔场重心分析资源分布及迁移特征。【结果与结论】北部湾二长棘犁齿鲷资源密度春夏季高于秋冬季,以春季最高。GAM模型对资源密度偏差的总解释率为51.6%,影响资源密度最重要的因子为SST,贡献率为25.9%,其次为纬度、SLA和Chl-a,贡献率分别为11.3%、9.4%和5.0%。二长棘犁齿鲷资源密度分布重心为季节性移动,秋季到冬春季从北部湾西南海域向北部湾东北部海域迁移,夏季向西南方向折返。     

夏季青藏高原低涡结构的动力学研究

应用卫星云图资料分析了两例夏季青藏高原低涡发展过程及其结构演变,揭示出高原低涡结构特征的若干观测事实。在此基础上借鉴研究类热带气旋低涡的方法,将暖性青藏高原低涡视为受加热和摩擦强迫作用,且满足热成风平衡的轴对称涡旋系统,通过求解柱坐标系中的线性化涡旋模式,得出边界层动力作用下低涡的流函数解,重点讨论了地面热源强迫和边界层动力"抽吸泵"对高原低涡流场结构的作用。研究认为,由于边界层加热和摩擦的共同作用,高原低涡的温度场呈暖心结构。热源强迫的边界层低涡的散度场存在一个动力变性高度,该高度的位置与边界层顶高度有关。通过边界层动力抽吸作用,当边界层顶有气旋性涡度时,能引起边界层低涡的水平辐合运动和随高度增强的上升运动,并可加强低涡的切向流场;如果低涡的中心区域为"内冷外热"型加热分布,则热源强迫的低涡中心区域下层为辐散气流和随时间减弱的切向流场,上层为辐合气流和随时间增强的切向流场,并伴有下沉运动,从而有利于形成涡眼(或空心)结构,在卫星云图上表现为低涡中心为少云(或无云)区,即这类高原低涡具有与台风类似的眼结构,因而可视为类热带气旋涡旋的新例证。最后通过高原低涡的简化模型对低涡所含的波动进行了分析和讨论,结果表明:高原低涡中既含有涡旋Rossby波,又含有惯性重力波,即低涡波动呈现涡旋Rossby-惯性重力混合波特征。