南海叶绿素浓度季节变化及空间分布特征研究

以南海海域1997年10月至2002年9月SeaWiFS卫星遥感叶绿素浓度的资料为基础,分析了多年平均的南海叶绿素浓度的时空分布,初步分析结果表明,冬季南海大部分海域叶绿素浓度普遍较高,春季大部分海域较低;南海各个海区的叶绿素月平均最低浓度基本出现在春季的4月或5月,而最高浓度出现的月份却有不同的特征,在中央海盆区出现在12月,在广东沿岸海区出现在7月,在越南东南部近岸海域在8月和12月有两个最高值;在吕宋海峡的西部区域,尽管叶绿素浓度的最高值也出现在12月,但是叶绿素浓度的最低值却出现在夏季的7月.在空间上近岸区域的叶绿素浓度明显高于中央海盆区,西部海域普遍高于东部海域.南海叶绿素浓度的这一时空分布特征与流场(如上升流等)、海面温度场和风场等的变化有关,也与陆源物质的输入等关系密切.     

夏季南海西部中尺度物理过程对营养盐和叶绿素a分布特征的影响

通过对2014年8月31日-9月26日国家自然科学基金委南海西部综合航次的调查结果分析,发现在中南半岛沿岸海域存在具有低温高盐的冷涡和位于其东南部海域具有高温低盐的暖涡。相对于暖涡和其他海域,冷涡水团含有更高的营养盐,并在50 m、75 m和100 m层增加明显,DIP分别高0.21 μmol/L、0.39 μmol/L和0.23 μmol/L,DIN分别高4.94 μmol/L、7.56 μmol/L和3.76 μmol/L,DSi分别高2.55 μmol/L、5.25 μmol/L和3.46 μmol/L,说明冷涡对提高初级生产力具有明显的营养优势条件和巨大潜力;叶绿素a最大值均出现在50 m层,其中以海南岛近岸海域最大,冷涡在25 m层提高初级生产力明显,主要是受营养盐影响显著;而在75 m、100 m层可能受到冷涡带来的低温环境而导致叶绿素a含量不高。     

南海东北部夏季叶绿素a浓度垂向变化特征及其对水动力过程的响应*

叶绿素a浓度是估算海洋初级生产力的一个重要参数, 在海洋中垂向分布极不均匀, 其分布特征及影响机制是海洋生态学研究的重要基础问题。利用海洋光学观测的高垂向分辨率剖面数据, 系统地研究叶绿素a浓度垂向剖面的时空分布特征及其与海洋动力环境要素的关系, 可为揭示南海典型动力过程的生态环境效应提供重要基础。文章基于2015年夏季黑潮调查航次实测生物光学剖面, 利用676nm处吸收基线高度(a_LH(676))与叶绿素a浓度(Chla)之间的关系, 建立了具有较高反演精度的叶绿素a浓度反演算法(Chla=49.96×(a_LH(676))^0.9339, 决定系数R²=0.87和均方根误差RMSE=0.16mg·m^-3); 进一步结合观测期间物理过程, 揭示了叶绿素垂向分布对不同水动力过程的响应特征。研究结果表明, 近岸区域表层叶绿素a浓度变化范围为0.42~1.57mg·m^-3, 随着水深增加, 叶绿素a浓度逐渐降低, 在沿岸上升流影响区域, 叶绿素a浓度明显增高, 垂向上相对趋于均一分布; 次表层叶绿素极大值(Subsurface Chlorophyll Maximum, SCM)现象在外海显著存在, 受中尺度过程影响明显, SCM深度在34m到100m之间变化, 在吕宋岛以西海域, 黑潮入侵加速了上层水体的混合, SCM所在水层被显著抬升至34m左右; 在冷涡影响区域, 次表层叶绿素极大值层被抬升, 涡旋中心比涡旋边缘抬升更为显著, 同时SCM的厚度增大。     

基于遥感数据对比南海和阿拉伯海夏季叶绿素a浓度

The South China Sea(SCS) and the Arabian Sea(AS) are both located roughly in the north tropical zone with a range of similar latitude(0°–24°N). Monsoon winds play similar roles in the upper oceanic circulations of the both seas. But the distinct patterns of chlorophyll a(Chl a) concentration are observed between the SCS and the AS.The Chl a concentration in the SCS is generally lower than that in the AS in summer(June–August); the summer Chl a concentration in the AS shows stronger interannual variation, compared with that in the SCS; Moderate resolution imaging spectroradiometer(MODIS)-derived data present higher atmospheric aerosol deposition and stronger wind speed in the AS. And it has also been found that good correlations exist between the index of the dust precipitation indicated by aerosol optical thickness(AOT) and the Chl a concentration, or between wind and Chl a concentration. These imply that the wind and the dust precipitation bring more nutrients into the AS from the sky, the sub-layer or coast regions, inducing higher Chl a concentration. The results indicate that the wind velocity and the dust precipitation can play important roles in the Chl a concentration for the AS and the SCS in summer. However aerosol impact is weak on the biological productivity in the west SCS and wind-induced upwelling is the main source.     

南海北部夏季叶绿素a分布规律及影响因素

采用2002—2016年6—9月Aqua/MODIS叶绿素a产品分析珠江冲淡水在南海北部生态效应的季节及年际变化特征。6月来自陆源的营养物质在西南季风作用下向河口以东陆架区输运, 浮游植物增殖, 叶绿素a含量增大; 7月河口以东高浓度叶绿素a覆盖面积达到最大; 8月在减弱的珠江径流和环境风场共同影响下, 口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积明显减小; 9月北部陆架区处于东北季风影响之下, 河口以西覆盖面积逐渐增大。通过线性回归分析可知, 珠江径流量是口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积的主要影响因素, 且这种影响有一个月左右的滞后效应。显著大于(小于)多年平均的珠江径流量和环境风场等因素共同作用, 导致2008(2004)年表现为高浓度叶绿素a覆盖面积的极大值(极小值)年份。叶绿素a在南海北部陆架区的时空变化特征主要受冲淡水过程影响, 订正过的卫星叶绿素a产品可以用来讨论珠江冲淡水的季节及年际变化。     

南海北部海域叶绿素a浓度时空特征遥感分析

利用2007-2010年MODIS的L2级叶绿素a浓度产品作为数据基础, 对叶绿素a浓度年平均和月平均数据进行分级分区处理, 研究南海北部海域叶绿素a浓度时空分布特征及其与海洋环境因素的关系。初步研究结果表明:2007-2010年在南海北部海域叶绿素a浓度的高值区(>5.0 mg/m3)主要分布在广东省沿岸河流的入海口, 分布范围在夏季最大, 在春秋次之, 在冬季最小;叶绿素a浓度的次高值区(1.0～5.0 mg/m3)主要分布在海岸线到50 m等深线之间的海域, 分布范围夏冬较大, 能扩展到50 m等深线附近, 而春秋较小, 会退缩到50 m等深线以内;叶绿素a浓度的中值区(0.3～1.0 mg/m3)主要分布在50 m到100 m等深线之间的海域, 时空变化复杂;叶绿素a浓度的低值区(<0.3 mg/m3)主要分布在100 m等深线以外的海域, 其区域平均值夏季最低, 春秋次之, 冬季最高, 同时该区域叶绿素a浓度在春夏秋三季空间分布较均匀, 而冬季受季风和黑潮入侵影响空间分布较为复杂。南海北部海域海表叶绿素a浓度的时空变化特征与季风、沿岸河流、海流、海表温度等海洋环境因素的变化有关。     

南海叶绿素a浓度垂直分布的统计估算

分析整理了1993—2006年近10 a南海北部海域、南沙海域和南海其他海域的叶绿素a浓度历史航次调查资料,基于前人提出的全球叶绿素浓度垂直分布的统计分析模式,根据南海表层叶绿素a浓度大小的不同分级,对南海叶绿素a浓度进行了参数化处理,拟合估算了南海各水层剖面的叶绿素a浓度分布值,并结合不同海区的环境特征,分析了南海叶绿素a浓度垂直分布与其海水物理环境的关系。初步分析结果表明,叶绿素a浓度随深度垂直变化的拟合曲线呈一定倾斜的正态分布特征,当表层叶绿素a浓度较低时,作为南海深水海盆区的代表,拟合值更接近实测平均值的分布,叶绿素a浓度高值集中在次表层剖面上;当表层叶绿素a浓度较高时,作为近岸区和河口区的代表,高值多集中在表层海水,拟合误差偏大。该统计估算模式对于揭示南海叶绿素a浓度垂直分布结构进行了有益的尝试,为发展适合不同海区特点的模式以及校正参数奠定了基础。利用该模式与海洋水色卫星遥感数据有效结合,将对南海叶绿素a浓度时空分布格局的研究具有重要的意义。     

台湾海峡中、北部夏季叶绿素a分布与上升流的关系

根据１９８７年夏季（７月）的调查结果，讨论了台湾海峡中、北部叶绿素ａ的分布与上升流存在的密切关系。在调查海区，高叶绿素ａ含量均处于福建沿岸低温、高盐的上升流区。其垂直分布的最大值在１０—２０ｍ层之间，与上升流锋层的位置相吻合。文中还讨论了该海区沿岸上升流的中心位置及上升流的成因。     

台风对海洋叶绿素a浓度影响的延迟效应

利用MODIS、SeaWiFS 3A资料详细分析了2000-2006年间西北太平洋海域主要台风对叶绿素a浓度的影响.结果发现,台风可导致叶绿素a浓度最大增长平均值为2.385倍,个别最高达10倍以上,且增长到最大值平均延迟5.94d;同时叶绿素a浓度最大值与无台风时叶绿素a浓度具有线性相关性,相关系数达0.889;叶绿素a浓度与相应的海域平均海水深度具有负的乘幂关系,其相关系数是0.87;台风后叶绿素a浓度的最大增长量与相应海域海水平均深度也呈负乘幂关系,其相关性略低于前者,相关系数为0.75.     

南海东北部基于标准经验算法的遥感叶绿素a反演结果比较分析

比较了2000年夏季邻近珠江口的南海东北部海区海洋水色传感器SeaWiFS遥感与走航叶绿素a(Chla)的分布,着重对比在运用Ruddick的浑浊水体大气校正方法的条件下OC2,OC4和OCTSC的3种标准经验算法反演的SeaWiFS遥感Chla与实测Chla偏离的相对程度。结果表明,3种产品都能够反映Chla从近岸向远岸降低的空间分布特征,但从近岸到远岸划分3个子区域分别对遥感与走航Chla求均值比较的结果表明。OC4产品偏离实测Chla分布的程度明显小于其他2种产品。此外3种产品的Chla频率分布差异显著。这一结果可以为选择适用于该海域海洋环境变动研究的SeaWiFS Chla标准产品提供参考。     

南海小型底栖动物生态学的初步研究

2007年10—11月对南海海域(17—21°N,109—112°E)的小型底栖动物的生态特点进行了研究。结果表明,小型底栖动物的丰度平均为(901±913)ind/10cm2,自近岸向外海域呈递减趋势;平均生物量和生产量分别为(798±713)μgdwt/10cm2和(7185±6421)μgdwt/10cm2。研究海域小型动物的平均丰度与莱州湾和南黄海冬季的研究结果较接近,高于东、黄海,低于胶州湾和长江口。在分选的17个主要类群中,海洋线虫在丰度上占绝对优势(92.9%),多毛类(2.5%)和桡足类(1.5%)所占比例均较小。在生物量上,海洋线虫(41.9%)和多毛类(40.1%)为绝对优势类群,其次是介形类(3.6%)和桡足类(3.2%)。在垂直分布上,占总量约53%的小型底栖动物和52%的海洋线虫分布于0—2cm表层,该结果与长江口较为接近,而较渤海和黄海低。统计分析表明,本海域的小型底栖动物和线虫的数量与沉积物中有机质含量呈显著正相关,与水深呈显著负相关。由海洋线虫与桡足类的数量比(N/C)与本海域环境状况的分析表明,该数值在一定尺度上可为海洋环境监测提供参考。     

南海东北部表层沉积中有孔虫的分布及其环境意义

为了探讨南海东北部表层沉积中有孔虫分布的规律，选取184个表层样进行分析，结果发现有孔虫的垂向分布与碳酸盐的溶解作用密切相关。在2300－2500m水深以下，浮游有孔虫丰度迅速减小，而底栖有孔虫占有孔虫全群的比值BF／（BF＋PF）以及底栖有孔虫胶结质壳类的百分含量则迅速增加，这三者随水深的变化在3400－3500m处有一明显的转变，被认为是南海东北部CCD面（碳酸盐补偿深度）所在的位置，且该研究区内碳酸盐补偿深度南部较北部深100m。浮游有孔虫水平分布除了受表层海水温度的的控制外，黑潮南海分支以及吕宋岛北端上升流区带来的富营养水体的存在也起很重要的作用。     

南海不同海区叶绿素a和海水荧光值的垂向变化

本文根据1985—1990年的实测资料,探讨南海某些海区叶绿素a和海水荧光值的垂向变化特征及其与某些环境因子的关系。结果表明,南海南部、东沙群岛附近(夏季)、巴士海峡西部和台湾海峡南部海区的叶绿素a和荧光值的垂向变化曲线以单峰型为主,次表层出现较高值,认为与温跃层、营养盐和溶解氧的垂直梯度有关。采用最小二乘拟合法,得出南海南部和东沙群岛附近海区叶绿素a和荧光值的垂向变化计算公式。     

南海东北部中尺度涡对海表叶绿素a浓度的影响规律研究

基于南海东北部1998~2019年的多源卫星遥感数据和风场再分析数据, 较系统地分析了南海东北部涡旋内部叶绿素a浓度的分布特征, 通过量化统计和涡心坐标系参数合成等方法探究了中尺度涡对叶绿素a浓度变化的影响规律及潜在机制。结果表明: (1)南海东北部约有60%的中尺度涡旋内部存在叶绿素a浓度增加和减少的现象。(2)南海东北部中尺度涡内部叶绿素a扰动受到涡旋抽吸和涡致Ekman抽吸机制的共同调控, 其中约有38% (39%)的暖(冷)涡内涡旋抽吸的贡献更大, 21% (24%)的暖(冷)涡内涡致Ekman抽吸的贡献更大。(3)南海东北部中尺度涡生命周期内的海表叶绿素a浓度变化存在显著的阶段性差异, 在冷暖涡的生成期, 涡旋抽吸的作用更为显著, 而在冷暖涡的顶峰和消亡期, 涡致Ekman抽吸的作用更为明显。上述研究结果有助于理解南海东北部初级生产力对中尺度涡的响应过程与机理, 对认识海洋物理-生物耦合过程具有一定的参考价值和研究意义。     

南海西北部表层沉积硅藻的分布特征与环境分析

基于南海西北部表层沉积物中的硅藻分析,阐明表层沉积硅藻的分布特征,探讨硅藻与环境的对应关系及指示意义。结果表明,研究区内硅藻以热带—亚热带种和近岸种为主;硅藻丰度差异显著,近岸浅水区丰度相对较低,陆坡、河口和上升流区丰度整体较高;硅藻组合类型复杂。硅藻分布面貌受区域的温度、盐度、营养盐、水深、海流、底质类型等因素的控制较为明显。硅藻组合对海流和水团的影响范围具有指示意义。     

珠江口及其邻近海域走航式叶绿素荧光计数据的校正

探讨了走航式叶绿素荧光计的现场校正方法。针对珠江口及其邻近陆架海域,分别对经非标准化和标准化处理的盐度和荧光计叶绿素数据进行聚类统计．区分河口区与陆架海区,给出分区段的校正系数。结果表明,在珠江河口区尤其是低盐度段,分区校正与单一的校正相比有相当明显的改善;非标准化与标准化数据处理方案各有优缺点。这一方法对于快速、连续测量该复杂海区的叶绿素浓度有着重要的意义。     

南海西部表层沉积物黏土矿物的分布

对南海西部表层沉积物进行系统取样分析表明,该区黏土矿物总体以伊利石为主,平均含量超过50%,其次为蒙脱石、绿泥石和高岭石含量较低,伊利石和蒙脱石含量变化较大,两者呈负相关关系,而绿泥石和高岭石含量变化较小,两者呈正相关关系。根据黏土矿物组合及其分布特征,南海西部海域大致可以分为A、B、C、D四区,其中A区以高伊利石和低蒙脱石含量为特征,B区伊利石含量明显下降,蒙脱石含量增多,C区以较高蒙脱石含量和低绿泥石、高岭石含量为特征,D区为相对低伊利石,高蒙脱石、绿泥石和高岭石,且往东南方向蒙脱石含量增大,而伊利石含量下降。与邻区黏土矿物组合对比研究表明,高伊利石含量的A区物源,除来自华南大陆的珠江、韩江等大小河流外,可能有相当部分来自东北方向,包括台湾岛及台湾海峡等。越南岸外的陆坡区细粒沉积物与陆架区有明显的继承性,表明其物源主要来自中南半岛,而红河物源对陆坡及深海盆的影响相对较小。南部陆架-陆坡区的物源主要有湄公河和加里曼丹岛,但两者的混合明显。因此,从区域分布来看,来自台湾海峡的细粒沉积物对南海深海盆影响最大,这可能主要是有由于表层环流所致。     

南海西北部海域表层沉积物粒度分布特征及其影响因素

对南海西北部海域416个表层沉积物样品进行粒度和多元统计分析,结果表明研究区沉积物类型复杂,从粗粒级的砾石到细粒级的黏土皆有发育,共分为14种类型。其核心粒级为4 φ~9 φ,占71%,平均粒径范围为0.99 φ~7.44 φ;分选系数为0.54~3.72;偏态范围为-0.32~0.78;峰态范围为0.62~3.92。R型聚类分析结果表明表层沉积物基本上分为粗、细2大类:粗颗粒沉积物由-2 φ~5 φ粒级组成,细颗粒沉积物由6 φ~11 φ组成。R型因子分析结果表明前5种因子累计特征值比例达到89.38%。因子1、因子2和因子3是主导因子:因子1主要由9 φ~11φ的正载荷和3 φ~4 φ的负载荷组成;因子2主要由6 φ~8 φ的正载荷组成;因子3主要由-2 φ~0 φ的正载荷组成。研究区粗粒沉积物一般在水动力较强的陆架区沉积,其分选较好,物质来源多样;细粒沉积物主要位于水动力弱的海湾、离岸较远的陆架以及陆坡和海盆区,其分选差,物质来源单一。     

南黄海西部滨浅海区灾害地质因素特征及分布规律

根据浅地层地震剖面的解译结果,对南黄海西部滨浅海区灾害地质要素进行了识别。结果表明,研究区存在多种灾害地质要素,包括海岸侵蚀与淤积、水下浅滩、浅层气、埋藏古河道和古三角洲、沙脊、陡坡、沙层液化、冲蚀沟槽、滑坡、差异性压实断层等等。探讨了灾害地质要素的特征和分布规律,并绘制了主要灾害地质要素分布图。     

冬季和夏季南海北部浮游纤毛虫的分布特点

本文报道2009年冬季和夏季南海北部浮游纤毛虫丰度和生物量的水平分布和垂直分布特点。冬季和夏季纤毛虫的平均丰度分别为(486±484)ind/L和(809±1008)ind/L;平均生物量分别为(2.84±3.26)μg C/L和(1.96±3.80)μg C/L。冬季和夏季纤毛虫丰度和生物量的水平分布特点一致,呈现由近岸向远岸降低的趋势,珠江口外断面的水体平均纤毛虫丰度和生物量均明显高于海南岛东部断面,该趋势在夏季表现得更为突出。冬季和夏季纤毛虫丰度和生物量的垂直分布特点不同,冬季纤毛虫丰度和生物量在水体的次表层较高;夏季纤毛虫丰度和生物量总体上在表层或中层出现高值。夏季在珠江口外断面远岸150m水深处有一个纤毛虫丰度和生物量的高值区,这个现象在以往的研究中没有发现过。冬季砂壳纤毛虫很少检出,夏季共鉴定出砂壳纤毛虫14属22种,冬季和夏季砂壳纤毛虫丰度占纤毛虫丰度的比例分别为1.7%和22.6%。