2011年春、夏季黄海、东海营养盐分布特征研究

利用2011年4月和8月的调查资料,分析讨论了春、夏季黄海、东海营养盐分布特征及影响因素。结果表明,在调查海域,春季的硅酸盐、硝酸盐的浓度较高;夏季磷酸盐、氨氮的浓度较高。受长江冲淡水影响,长江口-浙闽近海表层营养盐浓度较高,且夏季高值区向外海扩展;外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。南黄海营养盐主要受长江冲淡水、黄海冷水团、黄海暖流的共同影响,夏季形成强烈的温跃层,在底层维持着一个稳定的高盐、富营养盐的冷水团。     

黄、东海地理环境与环流系统分析——长江口及济州岛邻近海域综合调查研究报告(第二章)

简要介绍了黄海和东海的地理环境概况,着重分析调查海域的环流系统。有如下一些初步看法与结论。 台湾暖流的前缘混合水,可从长江冲淡水底层穿越而影响到苏北沿岸,直到32°N以北的浅水区域。对马暖流西侧的水体是东海混合水,而其东侧为黑潮分支。黄海暖流的流向在不同季节具有规律的摆动。黄海底层冷水团属于季节性水团,其强盛及消衰与温跃层的形成及消亡紧密相关。黄海底层冷水团与中部底层冷水并非每年彼此独立,它们的共同特征甚至比其差异更明显。夏季东海冷水不能借助爬升侵入黄海底层冷水团内部。在济州岛南部区域,中层的逆温、逆盐现象,是由黄海密度环流的扩散效应与东海冷水沿黄海底层冷水团边界的爬升这两个原因而形成的。     

长江口、济州岛海域温、盐分布探讨

分析了长江口及济州岛以南海域温盐分布特征,指出黄海沿岸水在向南运动过程与外海水混合变性的某些规律;指出表层长江冲淡水影响的厚度及范围;阐述了黄海低温低盐水与黑潮高温高盐水的侧向相互作用,在济州岛南部海域形成了多跃层结构和逆盐逆温现象,并对整个调查海区的跃层现象进行了分类和分析。此外还分析了黄海沿岸水下沉与黑潮次—中层水爬升对东海北部底层冷水的影响。     

黄、东海域春季水团的划分、判别与分析

本文对黄、东海邻接海域5—6月份的水团进行了划分和分析。水团的划分是用经过改进的逐步聚类分析法。对划分的结果,再用Bayes多组判别方法进行判别分析检验。证实所划出的11个水团,具有统计学要求的差异显著性,回代判别成效高达90％以上,说明划分是有实际意义的。这11个水团是:沿岸冲淡水(D),黄海表层水(Y),黄海底层冷水(YC),黄—东海混合水(YE),东海表层水(E),东海次表层水(EU),黑潮表层水(KS),黑潮次表层水(KU),黑潮次—中层混合水(KM),黑潮中层水(KI)和黑潮深层水(KD)。 用地理学和统计学的方法,对各水团进行了综合分析。给出了各水团特征的统计指标,讨论了它们的形成机制与分布变化特点。可将它们归并为三个水系:冲淡水系;混合水系和黑潮水系。对各水系、水团之间的相互关系进行了讨论,指出它们具有逐级变性的明显的规律性。     

东海黑潮区硝酸盐含量及其高值区的季节分布特征

利用2010年NOAA发布的全球海域营养盐数据, 对东海黑潮区硝酸盐含量及其高值区的季节分布进行分析。结果表明: (1) 东海黑潮区NO3?-N平均浓度夏季最高、冬季最低, 陆架高、外海低, 硝酸盐浓度随深度而增高, 增高趋势秋季最强, 春季最弱。(2) 在东海黑潮区100—300m水层之间存在着硝酸盐跃层和深层水的涌升; 深层水涌升强度越大, 跃层位置深度越浅。(3) 在东海黑潮区, 从表层至深层的NO3?-N高值区主要分布在台湾东北海域、黑潮中段海域和九州西南海域, NO3?-N高值区和高值中心呈明显的季节性变化; 上述区域是今后东海黑潮区需要密切关注的海洋渔业资源丰富的海域。     

冬季南黄海海水化学要素的分布特征及变化趋势

通过分析2007年1月12日—2月4日南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及变化趋势进行了研究。结果表明:1)在大部分海域,表、底层海水化学要素分布基本呈现上下均匀状态,这是冬季强烈的垂直混合作用的结果,同时黄海西部沿岸流、台湾暖流前缘水、东海北部的气旋式涡旋和黄海暖流也对各要素的分布发挥着重要的影响。2)调查海域中北部122°30′～124°00′E,34°42′～36°42′N范围内,底层黄海暖流的增温增盐效应较强,且水体垂直混合作用并未到达海底,近底层有跃层存在,使底层水既保留了夏季黄海冷水团水的特性,同时又由于黄海暖流的入侵而具有暖水的性质,跃层和夏季冷水团残留水为溶解氧(DO)和pH低值区的产生以及营养盐高值区的出现提供了良好的水文条件或动力因素。生物化学作用则是形成上述现象的内在原因,而且该跃层也阻碍了各生源要素的垂向输运,使底层水与底层以上水体具有明显不同的生化性质。3)冬季南黄海各化学要素除具有垂直均匀分布的特点外,在中北部各断面东侧还存在层化现象或锋面结构,表现为上层的垂直均匀分布和下层的梯度分布,这也是该海域近底层水体层化以及黄海暖流较强的增温增盐效应所致。     

东海西北部中层冷水的成因

根据1959—1996年4—6月存在中层冷水的28°～30.5°N,124°E以西海域的温、盐、密度资料,对中层冷水的特征,深度与盐、密度跃层的配置及中层冷水的存在和发展与表层热含量和底层盐含量间的关系进行了分析。指出:中层冷水是存在于密跃层之中,高密度(台湾暖流)水的浮力效应使其叠置于它的上方;在春季,表层热含量和表征台湾暖流的底层盐含量的同步提加,提高了密度跃层的强度,是中层冷水得以维持的重要因素。中层冷水核心的温度与其对应冬季表层温度间的相关分析及三维流场的数值模拟结果揭示,研究海区中层冷水的来源为:(1)当地冬季表层水(南下黄海表层水与东海表层水的混合水)冷却对流;(2)几种水组成的浙闽沿岸水于冬季下沉和向东伸展。     

夏季珠江口溶解氧垂向输运数值模拟研究

通过建立一个珠江口三维水质模型,对夏季珠江口溶解氧垂向输运进行研究。结果表明:潮汐、风及上升流间歇性破坏层化,令溶解氧垂向对流及扩散通量的方向和大小随潮汐发生周期性变化。在西四口门海域,由于水体层化稳定,垂向上对流及扩散作用产生的溶解氧输运通量都较小,且相互平衡;在伶仃洋内的深槽,径流与潮汐的相互作用强烈,层化被间歇性地打破,溶解氧的垂向对流通量大于扩散通量,导致底层溶解氧浓度产生波动;在伶仃洋内的西部浅滩上,层化相对稳定,溶解氧的垂向扩散通量大于对流通量。这表明在珠江口不同区域,垂向的对流扩散作用对溶解氧垂向输运起不同作用,从而影响表底层溶解氧的浓度。     

南黄海春季海水化学要素的分布特征及其受控因素

基于2007年4月对南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及影响因素进行了探讨。结果表明,受浮游植物光合作用的影响,南黄海中北部上层海域出现了DO、pH的高值区以及营养盐的低值区,而底层则因有机物的分解,DO和pH较低而营养盐含量较高;受苏北沿岸水、长江冲淡水和/或台湾暖流前缘混合水的影响,南黄海西南部海域表、底层DO含量均较低,但却为营养盐的最高值区,且表层水中无机氮盈余状况的分布与该海域环流状况、尤其是苏北沿岸水的扩展途径密切相关,表现为无机氮相对过剩,而无机磷相对缺乏;南黄海西部沿岸流对营养盐往东南方向的输运态势较为明显,同时,首次从营养盐分布的角度揭示了这一水动力过程;受苏北沿岸水、黄海暖流以及两者之间的南黄海西部沿岸流主体的影响,南黄海斜断面上海水化学要素的分布具有明显的区域化特征和空间结构。     

东海北部底层冷水及双跃层初析

本文着重探讨东海北部区域底层冷水的形成和季节变化过程,指出北部冷水系冬季黄海沿岸水南下向东海输送低温水,并与外海高盐水混合变性形成的,它具有明显的移动规律。阐述了黄海沿岸水沿陆架下沉与黑潮次-中层水爬升的关系及其对北部冷水的影响。本文还分析了济州岛南部区域双跃层现象的类型及其波状结构的成因。发现上,下跃层之间存在着“跃层间环流”,它将导致双扩散的发生和有利于双跃层的维持。     

黄海冷水团的环流结构

运用定性分析和数值模拟，对黄海冷水团的环流结构进行了探讨，结果表明黄海冷水团的垂向环流结构为双环结构：跃层以上区为中心上升，边缘下降的弱环流;跃层以下区为中心下降，边缘上升的强环流；在冷水团的中心区域，流动很弱，且无穿越温跃层的垂向流动。同时也对以往有关黄海冷水团垂向环流结构的工作进行了讨论。     

南黄海夏季软体动物群落结构特征

通过对2011—2013年夏季南黄海大型底栖软体动物的群落结构进行分析,揭示其与黄海冷水团之间的关系。使用Shannon-Wiener指数(H')、Pielou指数(J')、Margalef指数(D)和ABC(Abundance Biomass Comparison)曲线法分析群落多样性和稳定性。使用PRIMER6.0对大型底栖软体动物群落进行Cluster和MDS相似性分析。通过单因素方差分析(ANOVA)检验各指数之间的差异性。结果表明,三个航次共获得大型底栖软体动物36种,日本梯形蛤(Portlandia japonica)与薄索足蛤(Thyasira tokunagai)在三年中均为优势种。大型底栖软体动物平均丰度分别为27.250±22.15、31.765±27.948和30.476±30.818 ind./m2;平均生物量分别为8.164±9.145、6.942±7.139和5.071±10.015 g/m2。研究结果显示3年来黄海冷水团内大型底栖软体动物的多样性高于冷水团外大型底栖软体动物多样性,丰度分布由北到南逐渐增加且冷水团内的丰度大于冷水团外的丰度。南黄海海域大型底栖软体生物群落结构稳定,与2006年相比没有较大的变化。     

黄、东海夏季浮游植物群落特征及其影响因素分析

黄海和东海是西北太平洋重要的边缘海,复杂的海洋环流和丰富的陆源物质输入共同影响着海域环境和生态系统。为了解黄、东海浮游植物群落组成、分布状况及其影响因素,本研究于2015年8—9月期间,通过流式细胞仪和形态学观察等方法,调查了该海域微型真核藻类、微微型真核藻类、聚球藻（Synechococcus）、原绿球藻（Prochlorococcus）以及浮游植物优势种的组成、丰度与分布情况,并基于浮游植物种类和丰度状况进行了聚类分析。结果表明,黄、东海浮游植物群落组成存在明显差别,黄海海域微型浮游植物丰度高于东海,而微微型浮游植物丰度低于东海,原绿球藻主要分布在东海海域。黄、东海海域浮游植物群落组成及分布状况与海域环境特征密切相关。夏季黄海海域相对封闭,受黄海冷水团控制,表层海水中高丰度的微型真核藻类主要出现在冷水团西侧边缘锋面区。东海海域受到长江冲淡水和黑潮水向岸入侵的强烈影响,在长江口邻近海域出现硅藻赤潮,而原绿球藻呈现出自外海向近岸输送的分布态势。相关结果可望为进一步探讨陆源物质输入和邻近大洋对我国近海生态系统的影响及机理提供依据。     

夏冬季北黄海水体浊度分布特征研究

应用2007年1月和7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度等资料,分析了夏季和冬季北黄海海域水体浊度的水平和垂向分布特征,初步阐述了夏、冬季北黄海水体浊度分布具有南北高,中间低的特征。无论是夏季还是冬季,山东半岛东北沿岸和辽东半岛东南沿岸为高浊度区,中部海域受北黄海冷水团的影响而维持低浊度。夏季,北黄海冷水团导致的水体层结效应产生了"水障"作用——悬浮物只能沿岸分布和输送;冬季,山东半岛东端外海的强海流切变锋阻碍了悬浮物的纬向输送。此外,研究还发现由于黄海冷水团和黄海暖流的作用,导致夏、冬季黄海中部的沉积动力环境有所差异。     

2017年春、夏季南黄海西部营养盐的分布特征及其与浒苔暴发的关系

基于2017年4月、5月、6月和8—9月在南黄海西部海域4个航次的现场调查,分析了春至夏季逐月的营养盐分布特征及其影响因素,初步探讨了营养盐与浒苔绿潮暴发的关系。结果表明：春至夏季苏北近岸浅水区总体呈现出高温、低盐、高营养盐的特征,且各理化要素垂向差异不明显;同时该海域表层水体中的营养盐含量自4月至5月有所下降,而后开始上升,至8—9月达到最大浓度。受长江冲淡水的影响,调查海域西南部表层存在向东北方扩展的低盐、高营养盐水体,在夏季与苏北海域向外扩展的营养盐高值区连成一体。在调查海域的中部至东北部深水区,入春后表层海水不断升温,至夏季于底层形成显著的黄海冷水团,并在其周围呈现出锋面特征;受初级生产过程和温跃层的影响,入春后该海域的上层营养盐浓度总体呈现出下降的趋势并在夏季维持了较低的水平,而底层营养盐浓度从春季至夏季有所升高且影响范围不断向西南方向扩展,至8—9月达到最大范围。苏北近岸海域丰富的营养盐为入春后大型藻类的生长和暴发提供了重要的物质基础,而且5月南黄海西部相关海域表层营养盐浓度降低与浒苔、马尾藻等大型漂浮藻类暴发对营养盐的吸收利用有关。     

黄海夏季沉积物中异养细菌的现存量及分布特点

采用DAPI荧光染色技术, 进行了2007年6月和2008年7月黄海底栖异养细菌的丰度和生物量及分布特点研究。结果表明, 2007年底栖细菌的丰度为(1.13±0.39)×109cells/cm3, 生物量为(49.63±17.26)?gC/cm3; 2008年底栖细菌的现存量较2007年低了约43%。南黄海的底栖细菌现存量较北黄海分别低8%(2007年)和13%(2008年), 而中央冷水团则较其外围区域高约10%和37%, 在南黄海呈现中央冷水区域高于近岸的分布特点, 而在北黄海则正相反。统计分析表明, 2007年北黄海底栖细菌丰度与沉积物叶绿素a含量呈极显著正相关, 南黄海细菌丰度与沉积物有机质含量及底层水盐度呈极显著正相关; 而2008年北黄海细菌丰度与环境因子未见明显的相关性, 在南黄海则与底层水的叶绿素含量呈极显著负相关, 显示浒苔暴发可能对底栖细菌产生了明显抑制。     

黄海底栖纤毛虫的群落结构与时空变化

采用密度梯度离心结合定量蛋白银染色(Ludox-QPS)方法,对2010年7月和11月获自黄海海域沉积物中的底栖纤毛虫进行了群落结构研究,并结合环境因子进行了分析。结果表明:7月浒苔暴发期间,纤毛虫现存量以北黄海、南黄海近岸和长江口外海域较高,南黄海离岸站位较低;11月的纤毛虫丰度和生物量均明显高于7月,南黄海近岸站位的丰度和生物量较高,且向外海随水深增大呈减少的趋势。11月丰度和生物量前三位的类群与7月一致,前口类丰度所占比例最高,核残迹类生物量所占比例最高。肉食性纤毛虫均是两个月份的最优势摄食类群。11月纤毛虫的物种数、Margalef指数和香农-威纳指数均高于7月,且均以南黄海近岸海域较高,而离岸海域较低;纤毛虫丰度、生物量、物种数、Margalef和香农-威纳指数与底层水温度和沉积物中值粒径呈显著正相关。冷水团对底栖纤毛虫群落结构和分布有一定的影响,且是多个环境因子的共同影响。两个月份纤毛虫群落间的Jaccard相似系数值高于单个月份南北黄海和冷水团内外的系数值,表明黄海底栖纤毛虫的物种组成在季节间的差异可能小于不同海域之间的差异。7月南黄海近岸较高的纤毛虫现存量和多样性表明,浒苔的死亡和降解可能通过级联效应促进了近岸站位纤毛虫的生长。     

黄海冷水团海域浮游植物磷胁迫的季节变动

The Yellow Sea is located between the China Mainland and the Korean Peninsula, representing a typical shallow epicontinental sea. The Yellow Sea Cold Water Mass（YSCWM） is one of the most important physical features in the Yellow Sea. The characteristics of vertical profiles and seasonal variations of biogenic elements in the YSCWM may lead the variations of nutrient availability（e.g., phosphorus） and phosphorus stress of phytoplankton. In this study, the authors surveyed the seasonal variations of phytoplankton phosphorus stress with emphasis on the effect of the YSCWM during the four cruises in April and October 2006, March and August 2007. Using both bulk and single-cell alkaline phosphatase activity（APA） assays, this study evaluated phosphorus status of phytoplankton community, succession of phytoplankton community and ecophysiological responses of phytoplankton to phosphorus in the typical region of the YSCWM. With the occurrence of the YSCWM, especially the variations of concentration of dissolved inorganic phosphorus（DIP）, the results of bulk APA appeared corresponding seasonal variations. Along Transects A and B, the mean APA in August was the highest, and that in March was the lowest. According to the ELF-labeled assay＇s results, seasonal variations of the ELF-labeled percentages within dominant species indicated that diatoms were dominant in March, April and October, while dinoflagellates were dominant in August. During the four cruises, the ELF-labeled percentages of diatoms except Paralia sulcata showed that diatoms were not phosphorus deficient in April 2006 at all, but suffered from severe phosphorus stress in August 2007. In comparison, the ELF-labeled percentages of dinoflagellates were all above 50% during the four time series, which meant dinoflagellates such as Alexandrium and Scrippsiella, sustained perennial phosphorus stress.     

Simulations of Annual Cycle of Phytoplankton Production and the Utilization of Nitrogen in the Yellow Sea

A nutrient dynamic model coupled with a 3D physical model has been developed to study the annual cycle of phytoplankton production in the Yellow Sea. The biological model involves interactions between inorganic nitrogen (nitrate and ammonium), phosphate and phytoplankton biomass. The model successfully reproduces the main features of phytoplankton-nutrient variation and dynamics of production. 1. The well-mixed coastal water is characterized by high primary production, as well as high new production. 2. In summer, the convergence of tidal front is an important hydrodynamic process, which contributes to high biomass at frontal areas. 3. The evolution of phytoplankton blooms and thermocline in the central region demonstrate that mixing is a dominant factor to the production in the Yellow Sea. In this simulation, nitrate- and ammonium-based productions are estimated regionally and temporally. The northern Yellow Sea is one of the highly ranked regions in the Yellow Sea for the capability of fixing carbon and nitrogen. The annual averaged f-ratio of 0.37 indicates that regenerated production prevails over the Yellow Sea. The result also shows that phosphate is the major nutrient, limiting phytoplankton growth throughout the year and it can be an indicator to predict the bloom magnitude. Finally, the relative roles of external nutrient sources have been evaluated, and benthic fluxes might play a significant role in compensating 54.6% of new nitrogen for new production consumption.