南海西部秋季海表p_(CO_2)分布与海-气CO_2通量

文章综合分析了南海西部2012年秋季海表二氧化碳分压(p_(CO_2))分布及控制因素,估算并讨论了海-气CO_2通量及其区域性差异。结果表明,秋季南海西部海表p_(CO_2)变化范围为37.8~57.1Pa,均高于大气p_(CO_2),表现为大气CO_2的源。研究海域海表p_(CO_2)分布主要受海水碳酸盐热力学的影响,海表温度(SST)是影响海表p_(CO_2)分布的主要因素。但在局部海域,海表p_(CO_2)分布还受到其他因素的控制。其中,越南东部局部海域表层海水受湄公河冲淡水的影响呈低盐特征,高p_(CO_2)的冲淡水团和离岸水团的混合作用直接影响该海域海表p_(CO_2)分布。此外,珊瑚礁的钙化活动造成南沙群岛弹丸礁西部海域出现表层p_(CO_2)极高值。秋季南海西部表层海水CO_2释放速率的分布格局主要受风速的控制。北部海域海-气CO_2分压差(Δp_(CO_2))低于中南部海盆,但其海表风速远高于中南部海盆,造成北部海域表层海水CO_2释放速率(2.9mmol C·m~(-2)·d~(-1))明显高于中南部海盆(0.9mmol C·m~(-2)·d~(-1))。海-气CO_2通量估算中不能忽视局部海域珊瑚礁代谢作用的影响。     

南沙珊瑚礁生态系的碳循环

99-4航次对南沙珊瑚礁区进行了考察，利用现场投放沉积物捕捉器采集沉降颗粒物样品，从生物与非生物体系两个侧面对南沙珊瑚礁生态系的碳循环作了深入的研究。结果表明，无机碳是珊瑚礁生态系中各种样品碳的主要存在形式，总碳的收支主要受到溶解平衡与钙化作用的控制。有机碳在珊瑚礁泻湖中具有很高的循环效率，泻湖中垂直转移的颗粒有机碳有93％以上在进入沉积物之前被释放，其中生物碎屑的颗粒有机碳释放率约为99％。珊瑚礁植物尤其是与珊瑚共生的虫黄藻等的光合作用以及珊瑚礁的拟流网模型、休渔模型分别代表了构成珊瑚礁有机碳循环的两个主要方面，即：高效循环和稳定补充。因而珊瑚礁保护应当重点保护珊瑚礁水环境和生物多样性资源。     

夏季东海西部表层海水中的pCO_2及海-气界面通量

根据 2 0 0 1年夏季长江口及东海西部海域表层海水pCO2 的实测数据 ,结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料 ,对该海域pCO2 分布和变化的重要影响因素进行了探讨。结果表明 ,长江冲淡水是造成东海西部海域表层海水pCO2 分布不均匀的主要原因。利用Wan ninkhof( 1 992 )提出的通量模式计算 ,长江口口门附近海域和浙江近岸海域为CO2 的源区 ,1 2 3°E以东的调查海域表现为大气CO2 的汇 ,尤其是以 1 2 3°E ,32°N为中心 ,存在着一个极强的大气CO2 汇区。就整个东海西部海域而言 ,夏季可从大气净吸收 1 5 3× 1 0 4 tC。     

北黄海夏季pCO2分布及海-气CO2通量

基于在2006年夏季北黄海收集的的高分辨率的表层CO2分压(pCO2)数据,结合水文和生物地球化学同步观测参数,探讨了夏季北黄海pCO2空间分布的控制因素。结果表明,夏季北黄海与大多数中低纬度陆架海类似,由于水温较高,表层pCO2较高(平均值为(463±41)μatm),整个海域相对大气CO2过饱和。表层pCO2分布具有明显的区域差异,辽南和鲁北近岸海域pCO2明显高于中部区域,辽南近岸的高pCO2主要与河流输入和水产养殖引起的生物好氧呼吸有关,而鲁北沿岸的高pCO2主要与烟台近岸的底层冷水涌升及由混合引起的高碳酸盐含量的黄河泥沙的再悬浮有关;在海区中部大部分水域,pCO2与温度之间有较好的相关性,说明温度是这一区域pCO2分布较为重要的控制因子。另外,采用Wannikhof的海-气气体交换系数估计了北黄海夏季海-气CO2通量,结果表明整个北黄海是大气CO2的源,平均释放速率为(4.00±0.57)mmol.m-2.d-1,高于南黄海夏季海-气CO2通量。     

胶州湾秋季表层海水pCO_2分布及水-气界面通量

根据2007年11月31日在胶州湾走航连续观测所得pCO2数据,结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对胶州湾海域pCO2分布及其影响因素进行了探讨。结果表明:秋季胶州湾表层海水pCO2实测值在315~720μatm之间,平均值为423μatm。东部海域由于有机物降解及李村河水输入的影响表现为大气CO2的源;西部海域由于浮游植物活动的影响为大气CO2的弱汇区;湾中部水交换较好的海域,浮游植物活动和有机物降解共同影响着pCO2的分布。总体来说,秋季胶州湾表现为大气CO2的弱源,海-气界面CO2交换速率在-5.94~23.15 mmol.m-2.d-1之间,平均值为2.87 mmol.m-2.d-1,由此可估算出秋季胶州湾可向大气释放940.74 tC。     

秋季东海和南黄海表层海水CO_2体系各参数分布及海-气界面通量

根据2007年11月在东海和南黄海海域表层海水测得的TCO2和TA数据,计算了表层海水pCO2,结合现场环境对表层海水CO2体系各参数的分布进行了讨论,探讨了pCO2与海水温度及叶绿素的相关性,利用Wanninkhof(1992)提出的通量模式并采用加权平均法估算了整个调查海域的海-气CO2的净通量。结果表明:观测海域表层海水CO2系统各参量的分布呈明显的不均匀性,在水团的混合处往往是各参量的高值或低值中心。由相关性分析可知,pCO2的分布主要受海水温度的影响,生物活动的影响较弱。受秋季较大风速的影响,调查海域表现为强的CO2源,秋季可向大气释放CO2约为556×104tC。     

南沙群岛渚碧礁理化环境特征

根据中国科学院南沙综合科学考察队于1993年5月、1994年3月和1999年4月在南沙群岛渚碧礁的考察资料，对渚碧礁理化环境特征作初步分析，渚碧礁海区海水的温度（T）、盐度（S）较礁外海水高，由于礁坪的阻挡，波浪影响大为削弱，珊瑚礁区适宜众多生物种群居住，渚碧礁东北礁坪区溶解氧（DO）含量高，生态环境良好，生物极其丰富；但西南海区DO低，生态环境差，渚碧礁N的变化较大，由于渚碧礁Dao湖水浅和高温，沉积物间隙水中的营养盐易向上覆海水扩散，加速了营养盐在珊瑚礁生态系中的循环，海水T、DO、总二氧化碳（∑CO2）等理化因子的日变幅在渚碧礁礁坪区较礁外开阔海域大很多，表明只要有充足的阳光，珊瑚礁生态环境就可以提供十分强烈的光合作用，这也可能是珊瑚礁海区高生产力的重要原因之一。     

热带西太平洋250ka来浮游有孔虫G.sacculifer壳体质量变化特征及控制机理

作为新兴的海水CO2-3替代性指标,浮游有孔虫壳体质量对于海洋碳循环研究具有重要意义。测定了热带西太平洋WP7孔250ka以来表层浮游有孔虫G.sacculifer壳体质量。除了在MIS1和MIS4期外,壳体质量显示冰期重、间冰期轻的旋回特征,响应大气pCO2变化,表明大气pCO2变化是该海域浮游有孔虫壳体质量变化的主控因素。研究结果表明MIS4期间壳体质量异常低值可能是该时期加强的上升流和CaCO3溶解事件共同导致。温度与营养盐浓度并不是壳体质量异常的主要原因,共生体则可能是影响因素。G.sacculifer壳体质量与大气pCO2整体上良好的反相关关系表明其可以作为可靠的表层海水CO2-3替代性指标。     

赤道北太平洋海水中的二氧化碳体系

根据2001年10—11月在赤道北太平洋海域(含赤道东太平洋东、西部海区和西太平洋暖池区)的调查资料，分析了该海域水体中二氧化碳体系各组分的含量及其分布状况，并对其与营养盐及碳酸钙饱和度之间的关系进行了初步探讨。结果表明，表层海水总二氧化碳(∑CO2)含量为1.07—2．01mmol．L^-1，自赤道北太平洋东部向西呈逐渐降低趋势；表层海水二氧化碳分压(Pco2)高于大气二氧化碳分压平均值，表明赤道北太平洋可能为大气二氧化碳的海水源区；海水二氧化碳体系的垂直分布主要受生物生命过程和碳酸钙沉淀与溶解过程影响。     

南海神狐表层沉积物常量元素地球化学特征及其物源分析

通过对神狐海域109个站位表层沉积物样品的常量组分化学分析,研究了该区域海底沉积物常量组分的地球化学特征、R-型因子分析和典型组分分析与物质来源的关系。分析结果表明,SiO2含量最高,并随着水深增加而增大,CaO和CaCO3含量的变化趋势与SiO2正好相反;常量组分相关分析结果表明,SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO之间存在显著至弱的正相关关系,而CaO、CaCO3和烧失量与上述组分呈明显的负相关关系。R-型N子分析和典型组分分析结果表明,神狐海域物质来源复杂,主要受陆源组分和碳酸盐型的生物碎屑组分控制,属于半深海沉积环境。     

基于QuickBird影像上珊瑚礁发育状况监测实验研究

珊瑚礁生态系统具有很高的生物多样性和重要的生态功能。20世纪80年代以后全球范围内珊瑚礁的大面积退化引起了人们广泛的关注。利用高分辨多光谱QuickBird影像,基于珊瑚礁几何参数与发育指数对南沙典型岛礁发育进行遥感监测,在珊瑚礁体迎风面水域由破波形成的纹理特征表明了海面粗糙度与水下礁坪的发育特性。结果表明,南沙岛礁受地质与气候的影响发育程度不一,半月礁发育较好,发育指数为0.38,仙娥礁发育指数为0.27。建立几何参数等指标能够监测南沙珊瑚礁的发育状况,可对珊瑚礁的保护提供科学依据。     

1985–2019年南海诸岛珊瑚礁区热压力时空变化研究分析

全球气候变暖引起的热压力增大是南海诸岛珊瑚礁面临的最主要威胁,基于热压力对珊瑚礁白化的评估有利于对其保护和管理。周热度（Degree Heating Week, DHW）可以衡量热压力的强度和持续时间,代表过去连续12周珊瑚礁区海表温度（SST）正异常的累积。本文基于美国国家海洋和大气管理珊瑚礁监测计划（National Oceanic and Atmospheric Administration-Coral Reef Watch, NOAACRW）海表温度数据集,逐像元对35个年最大周热度数值进行K-means聚类分析,将南海诸岛珊瑚礁区分为6个区域：南沙–1、南沙–2、南沙–3、东沙、西沙和中沙珊瑚礁区。分析南海诸岛珊瑚礁区1985–2019年热压力时空变化及其与El Ni?o的相关关系。结果表明：（1）南海诸岛珊瑚礁区最大DHW为0～12.9℃-周,纬度上由高到低呈现减小变化规律。（2）线性拟合法分析1985–2019年的年最大DHW,显示南海诸岛珊瑚礁区热压力强度呈现上升趋势,为0.013～0.174℃-周/a,南海诸岛珊瑚礁区最大DHW出现在1998年、2010年、2014年...     

南沙群岛珊瑚礁生态系中稀士元素的垂直转移过程研究

海洋沉积物中稀土元素的分布、转移行为已有许多报道。地球环境中稀土元素的行为是当今地学研究的热门课题,稀土元素的分布特性和转移行为研究与环境有极大的相关性,通过研究环境中稀土元素的转移行为就可了解环境演变的信息,所以海洋环境中稀土元素的研究具有重要的意义(Fleet,1984; Piper,1974; Schijf et al.1995;赵一阳等,1994;王中刚等,1989;张丽洁等,1995)。海洋中颗粒物质垂直转移过程研究对研究海洋在全球变化(特别是全球气候变化)中有重要意义,但目前的研究仅集中于以碳为核心的生源要素和某些微量元素(宋金明等,1996;宋金明,1997),至今稀土元素在海水中垂直转移过程研究尚未见报道。珊瑚礁生态系是最重要的海洋生态系之一,研究珊瑚礁生态系中稀土元素的垂直通量,即热带海域稀土元素在海水中垂直转移过程,继而椎测对全球气候变化的影响,为研究海洋在全球气候变化中的作用提供了新课题。 本文首次报道用沉积物捕捉器(ST)收集南沙珊瑚礁潟湖中颗粒物质,研究稀土元素的垂直通量和不同形态稀土的垂直通量,以及稀土元素垂直转移的控制因素。     

南沙群岛遥感复合信息的珊瑚礁顶趋势面分析

基于南沙海域区域地质构造的控制与珊瑚岛礁发育及其所表观的遥感信息特征,借助数学模型和电子计算机,以遥感复合信息所建立的趋势面分析系统,模拟了南沙珊瑚岛礁顶部地理数据的空间分布及其区域性变化趋势,从而对南沙珊瑚岛礁的空间分布特征作出科学的解释与区域比较.     

Remote sensing composite information's trend surface analysis of Nansha Islands coral islets and reefs'top

INTRODUCTIONIntheseaareaofNanshaIslands,therearemanyshoalpatchandrapids.Themajorareaisclassifiedas"dangerouszone".Thereforeitisverydifficulttomakeanormalinvestigationonit.Consideringtheremotesensinginformationfeaturesreflectedbythecontrolfunctionoflocalgeographicstructureandthegrowthofcoralisletsandreefs,wefindthatthemostimportantfeatureofthegeographicsystemofNanshaIslandsisthatitsdistributionisregional.Thetrendsurfaceanalysissystembasedontheremotesensingcompositeinformationistoemulatet…     

西沙赵述岛海域珊瑚礁生态修复效果的初步评估

珊瑚恢复是一个协助退化、受损的珊瑚礁生态系统恢复的过程.近10 a来,西沙珊瑚礁生态系统不断退化,至2009年珊瑚覆盖率已下降至不足10%.针对西沙群岛珊瑚礁生态系统的退化状况,2011年12月于西沙赵述岛海域投放人工礁基并开展珊瑚移植实验,比较了人工修复区和自然恢复区1a后的修复效果.结果显示,投放礁基且进行珊瑚移植的区域,移植珊瑚的存活率不到10%;投放礁基但未进行珊瑚移植的区域,珊瑚补充量高达6~7 ind/m2;自然恢复区其珊瑚覆盖率提高了19.4%.依据珊瑚礁生态修复效果评估方法,人工修复且进行移植珊瑚的区域的生物修复权重值为27.5,人工修复但未移植珊瑚区及自然恢复区的生物修复权重值为39.3,珊瑚修复生物指标为亚健康.我们的结果表明,在健康、有良好珊瑚幼虫补充的珊瑚礁生态系统中,珊瑚礁群落可以自行恢复,其恢复只是一个时间的问题;而在缺少珊瑚幼虫附着基底的区域,通过人为增加一些附着基底,可加速其恢复进程.     

Alterations in seawater pH and CO2 affect calcification and photosynthesis in the tropical coralline alga, Hydrolithon sp. (Rhodophyta)

Calcification in the marine environment is the basis for the accretion of carbonate in structures such as coral reefs, algal ridges and carbonate sands. Among the organisms responsible for such calcification are the Corallinaceae (Rhodophyta), recognised as major contributors to the process world-wide. Hydrolithon sp. is a coralline alga that often forms rhodoliths in the Western Indian Ocean. In Zanzibar, it is commonly found in shallow lagoons, where it often grows within seagrass beds and/or surrounded by green algae such as Ulva sp. Since seagrasses in Zanzibar have recently been shown to raise the pH of the surrounding seawater during the day, and since calcification rates are sensitive to pH, which changes the saturation state of calcium carbonate, we measured the effects of pH on photosynthetic and calcification rates of this alga. It was found that pH had significant effects on both calcification and photosynthesis. While increased pH enhanced calcification rates both in the light and in the dark at pH >8.6, photosynthetic rates decreased. On the other hand, an increase in dissolved CO₂ concentration to 26 μmol kg⁻¹ (by bubbling with air containing 0.9 mbar CO₂) caused a decrease in seawater pH which resulted in 20% less calcification after 5 days of exposure, while enhancing photosynthetic rates by 13%. The ecological implications of these findings is that photosynthetically driven changes in water chemistry by surrounding plants can affect calcification rates of coralline algae, as may future ocean acidification resulting from elevated atmospheric CO₂.     

南沙群岛珊瑚礁动力地貌特征

南沙群岛受季风、台风和波浪的影响，珊瑚礁体呈ＮＥ－ＳＷ向椭圆形态，西南礁坪宽于东北礁坪。位于不同波能带内的珊瑚礁体发育了与之相适应的动力地貌单元。礁前斜坡高波能带地形陡峭，向风坡礁脊一槽沟系发育。外礁坪消耗大量波能，广泛覆盖生物碎屑，珊瑚生长稀疏。内礁坪宽广平坦，珊瑚生长良好。外礁坪堆积许多大礁块，尤以东北礁坪为甚。在湖低波能带，通常东坡缓于百坡，湖盆一般浪静流缓，为生物碎屑堆积区。     

南海珊瑚礁海域黑缘尾九棘鲈生物学特征初步研究

根据2018—2019年在南沙群岛和西沙群岛珊瑚礁海域采集的礁栖鱼类黑缘尾九棘鲈(Cephalopholis spiloparaea)样本, 对其群体结构、性腺成熟度、摄食强度、肥满度、年龄与生长等生物学特征进行了初步研究, 通过对比分析了南海这两个珊瑚礁海域中黑缘尾九棘鲈生物学特征的地理差异。结果表明: 在南沙海域和西沙海域中黑缘尾九棘鲈的平均体长分别为105.5±10.5mm和110.4±13.1mm, 两海域间的体长和体质量分布均具有极显著的差异(P<0.01); 南沙海域与西沙海域样本体长和体质量关系的异速生长因子b值分别为2.881与2.797; 耳石样本分析结果显示年龄范围为0.58~1.44a, 两个海域间并无显著性差异(P>0.05); 由von Bertalanffy生长方程计算所得的生长参数显示, 南沙海域的黑缘尾九棘鲈比西沙海域的体型相对较小、生长速度相对较快; 两海域黑缘尾九棘鲈的性腺成熟度均以Ⅱ期为主, 且西沙海域样本性腺成熟比例高于南沙海域; 摄食等级以1级为主, 两个海域间的摄食等级分布无显著性差异(P>0.05); 与西沙群岛海域相比, 南沙群岛海域的黑缘尾九棘鲈群体表现出肝体比较低的特征。     

珊瑚礁的成岩作用:来自南海永兴岛珊瑚礁的原位地球化学研究

珊瑚礁的地球化学特征记录了其形成时周围海水的状况,能够反映古海洋、古气候和古环境变化;然而珊瑚礁形成过程中及其形成后,容易受到成岩作用的影响,导致其矿物组成和地球化学特征发生变化;因此,在对珊瑚礁的研究中,首先要识别出保存原始沉积特征的组分,并排除后期成岩改造的影响.以西沙群岛永兴岛的SSZK1珊瑚礁钻孔岩心为研究对象...