东海内陆架沉积气候信息的端元分析模型反演

应用沉积物粒度端元分析模型对在东海内陆架泥质区取得的30号柱样的高分辨率粒度数据序列进行了反演,分离出3个端元,根据端元的频率分布特征和已有研究结果,认为3个端元可能为现代陆源细颗粒物质(EM1)、现代陆源粗颗粒物质(EM2)和风暴带来的残留沉积区再悬浮物质(EM3),并对本区域的水动力环境进行了分析,认为分离出的端元EM1和EM2的比值EM2/(EM1 EM2)序列可以反映东海沿岸流强度的历史变化,进而反映东亚冬季风强度和中国温度波动的历史。该序列与观测到的近百年来东亚冬季风强度记录、竺可桢的中国温度波动曲线以及葛全胜的中国东部冬半年温度变化序列有很好的对应关系。得出的气候指标序列在竺可桢给出的公元600—1100年高温期间的780—920年出现了一个极小值区,为许多作者推测的公元780—920年出现一个短暂的冷期提供了佐证;另外该序列近百年来变化幅度明显,反映了人类活动的影响。     

长江口及其邻近海域表层沉积物粒度划分及变化规律研究

对长江口及其邻近海域30个站位的表层沉积物粒度进行了粒级划分,在此基础上探讨了各粒级的变化规律。结果表明研究区表层沉积物最高含量粒级——粉砂(粒径4-63μm,含量大于50%)并非组成沉积物的主体粒级,<16μm的细粉砂及黏土粒级才是研究区的主体粒级,含量在50%-80%之间,能代表粒径频率分布的中心趋向和平均搬运动能情况。16μm是研究区沉积物粒度性质的一个分界点。通过对表层沉积物粒级的研究还发现研究区沉积物粒度粒级含量变化具有明显的规律性:4-8μm,8-16μm细粉砂粒级百分含量的变化规律与<1μm,1-2μm,2-4μm粒级(细分的黏土粒级)完全一致,与>16μm的各粒级之间不相关或呈强的负相关关系;16-32μm、32-63μm粗粉砂粒级含量的变化规律与63-125μm,125-250μm,>250μm粒级(细分的砂粒级)的变化规律呈弱相关或弱负相关关系,与<16μm的各粒级的变化规律不相关。对沉积物粒度的不同组分研究有助于对沉积动力环境和元素的“粒度效应”等问题进行深入探讨。     

长江口及邻近海域浮游端足类分布特征

根据2002—2003年长江口28°00'~32°00'N,122°00'~123°30'E海域4个季节的海洋调查数据,运用定量、定性方法探讨了长江口及邻近海域浮游端足类总丰度的平面分布、季节变化及与渔场的关系,分析了优势种的数量变动和对浮游端足类总丰度的贡献,并与东海外海种类的生态特征做了比较。结果表明,长江口及邻近海域浮游端足类丰度季节变化主要受温度的影响,而平面分布变化则与盐度相关。平均丰度在夏季最高(2.75个/m3),在冬季最低(0.10个/m3)。本次调查共发现浮游端足类49种,江湖独眼钩虾(Monoculodes limnophilus)和裂颏蛮(Lestrigonus schizogeneios)是最主要的优势种,江湖独眼钩虾在四季中对端足类总丰度都有很大贡献,在春秋冬三季为第一优势种,说明江湖独眼钩虾对相对较低的温度具有一定的适应能力,裂颏蛮则只在春夏秋季有较大贡献,其中夏季裂颏蛮贡献率为0.87,高于江湖独眼钩虾,这与裂颏蛮具有较高温度的环境适应能力有关。浮游端足类种类数与总丰度都与表层温度的线性相关显著,同表层盐度的相关不显著。作为长江口鱼类的重要饵料之一,浮游端足类的数量分布对长江口和舟山海域渔场的形成有重要的意义。     

长江口及其邻近海域表层沉积物粒径及生源要素分布特征

针对2015年长江口及其邻近海域所采集的43个表层沉积物样品,通过粒径分析以及生物硅(BSi)、总有机碳(TOC)和总氮(TN)等生源要素参数的测定,系统探讨了长江口表层沉积物粒径及生源要素的时空分布特征以及各要素的相互关系。结果表明:(1)长江口及其邻近海域表层沉积物组成以黏土质粉砂、粉砂质砂和砂为主。研究区域内,粒径组成呈现明显的"南细、北粗,近岸细、离岸粗"的分布特征,长江口及浙江近岸泥质区的表层沉积物粒度最细,中值粒径(Φ)在5以上;(2)调查海域表层沉积物中BSi含量在0.22%~1.82%之间,沉积物中粉砂、黏土含量及平均粒径(Φ)均与BSi含量呈显著正相关(P0.01),黏土矿物和粉砂较多的细颗粒沉积物更易累计和保存BSi;(3)TOC和TN的含量分别在0.04%~1.17%和0.01%~0.26%之间,其分布特征与沉积物中值粒径(Φ)和BSi的分布也有明显的正相关性,说明细颗粒沉积物更有利于有机质保存,表层沉积物中的硅藻可能是有机物的来源之一。     

临汾盆地黄土粒度分布的端元模型研究

为了解黄土高原东南缘临汾盆地黄土沉积物粒度分布特征及其气候意义,运用参数化端元分析模型对临汾盆地黄土沉积物粒度数据进行分析,提取对气候变化反映敏感的粒级组分.通过对临汾盆地黄土-古土壤序列运用谢帕德三角分类法,发现黄土主要由粉砂和黏土质粉砂组成,分布较为集中;对临汾盆地黄土粒度进行Gen.Weibull函数分布的参数化...     

长江口水下三角洲泥质区近期沉积物粒度变化特征及其影响因素

河口水下三角洲是河流和海洋环境共同作用的产物,沉积地层中蕴藏了许多环境变化信息.在长江口水下三角洲泥质区采集了柱样SC09,首先利用放射性同位素210Pb确定了沉积柱样的平均沉积速率,其次对沉积柱样以0.2 cm间隔进行高分辨率取样,获得了沉积物粒度参数,然后提取了沉积物粒度敏感组分,并对其进行了经验模态分解(EMD)...     

南黄海西南部海域表层沉积物粒度特征及其对沉积动力环境的指示意义

对南黄海南部海域414个站位表层沉积物进行了粒度分析,获取了粒级分布和粒度参数。采用Shepard分类方法,将沉积物划分为5种主要类型,以砂和砂质粉砂为主。应用端元分析模型对表层沉积物粒度数据进行了反演,分离出2个端元,根据各端元频率分布曲线和空间分布特征,结合南黄海西南部沉积动力格局,分析了各端元与研究区沉积物物源和水动力环境的对应关系。结果显示:2个端元所指示的物源主要为具有长江和黄河混合物源的沉积物,且反映了海洋动力过程对现代陆源沉积物的改造、输运和分选。较细的端元1和较粗的端元2分布特征分别与现代潮流通道和潮流沙脊在空间上有很好的对应关系。沉积物粒径趋势分析表明,研究区西北部沙脊和南部潮流通道口门延伸至外海的深槽尾部是沉积物集中输运区域,与EMMA分析结果基本一致。粒径趋势分析结果所揭示的沉积物输运格局与研究区水动力条件和物源吻合较好,可为研究区港口航道建设和管理提供科学依据。     

现代黄河三角洲沉积物粒度端元特征及其对河道变迁和人类活动的响应

黄河三角洲沉积物记录了长时间尺度黄河流域环境变化,对流域河流改道和水库建设等自然和人类活动响应敏感。本研究以黄河1976年以来入海口附近陆上三角洲YDC钻孔为研究对象,采用参数化端元（EM）分析模型对YDC钻孔的粒度数据进行分析,结果表明：①EM1和EM2由粒径较细的黏土和细粉砂组成,为黄河长距离搬运弱水动力条件下沉积,EM3和EM4为粗粉砂组分,为较强动力条件下波浪和潮流作用沉积;②对比河道变迁和人类活动等资料,结合前人黄河口沉积速率研究数据,表明YDC钻孔粒度特征变化显著的界面可以作为黄河口沉积物定年的参考点;③YDC钻孔粒度参数和端元数据敏感地响应于1976年以来黄河改道清水沟入海、龙羊峡水库建设、黄河改道清8汊入海等自然和人类活动。研究结果对黄河三角洲河口治理和沿岸工程建设具有重要现实意义,并可为黄河流域生态保护与高质量发展提供科学依据。     

长江口和东海海域沉积物粒径对有机质分布的影响

利用2007年11月采集于长江口和东海陆架区域的78个站位的表层沉积物样品,以及2007年11月、2008年4月采集于长江口东南和浙江近岸泥质区的悬浮物样品,对长江口和东海海域表层沉积物以及部分站位的悬浮物进行了粒度、有机碳和总氮的分析和研究,探讨了沉积物粒径对有机质运移和沉积过程的影响.结果表明:(1)水体中悬浮物的...     

长江口邻近海域冬季漫衰减系数及其遥感反演

利用2012年和2013年冬季长江口邻近海域的实测数据,分析了该区域漫衰减系数光谱特征,490nm波段向下漫衰减系数(Kd(490))的空间分布及影响因子,建立了该研究区域新的冬季漫衰减系数反演模型,并建立了研究区域内Kd(490)与有效光合辐射衰减系数(Kd(PAR))的关系。结果表明:长江口邻近区域Kd490值随着离岸距离的减小逐渐增大,最大值达到了1.8m-1,杭州湾邻近区域情况类似,舟山岛附近出现了Kd(490)的最大值2.8m-1。总悬浮物对Kd(490)的影响较大,悬浮物浓度与Kd(490)相关度大于0.86。黄色物质和叶绿素a对其影响较小,与Kd(490)相关度均小于0.25。本文建立了三波段遥感反射率与Kd(490)的反演模式:lg[Kd(490)]=a[Rrs(590)/Rrs(510)]+b[Rrs(670)/Rrs(510)],对比反演与实测结果显示:均方根误差为0.098m-1,平均相对误差为12.43%,决定系数为0.916;光合有效辐射衰减系数(Kd(PAR))与Kd(490)的关系:Kd(PAR)=0.495exp(0.8602Kd(490))-0.2217,对比反演与实测结果显示:均方根误差为0.102m-1,平均相对误差为14.62%,决定系数为0.927。     

长江口浮游动物生态分布特征及其与环境的关系

采用2002年8月监测资料,对长江口海域的浮游动物生态分布特征(种类组成、群落结构及多样性等)分四个区域进行了分析,并探讨了浮游动物个体数、生物量分布与环境因子的关系。结果表明,调查海域共鉴定出浮游动物74种,桡足类28种,水母类7种,毛颚类6种,另外还鉴定出多种浮游虾类和浮游幼体。长江口外海区浮游动物种类最多,为55种,长江口混合区其次,为42种,长江口南支和南汇嘴附近海域种类较少,分别为11种和13种。长江口南支和南汇嘴附近海域优势种类为火腿许水蚤(Schmackeria poplesia)和虫肢歪水蚤(Tortanus vermiculus),长江口混合区为背针胸刺水蚤(Centropages dorsispinatus)、真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta),而中华哲水蚤(Calanus sinicus)和肥胖箭虫(Sagitta enflata)为长江口外海区的优势种类。浮游动物个体数大小为:长江口南支<长江口混合区<长江口外海区<南汇嘴;而生物量高低依次为:长江口外海区>长江口混合区>南汇嘴>长江口南支。长江口外浮游动物种类丰富,多样性指数较高,均匀度较好。经相关分析结果表明,浮游动物个体数与生物量存在明显的正相关,个体数与Hg呈正相关,与化学需氧量呈负相关;生物量与盐度、酸碱度、叶绿素a呈正相关,与溶解氧、化学需氧量、活性磷酸盐、无机氮表现为负相关。     

The environmental implication of diatom fossils in the surface sediment of the Changjiang River estuary(CRE) and its adjacent area

In order to depict the distribution of diatom fossils in surface sediments and to establish a reliable reference data for further paleoenvironmental study in the Changjiang (Yangtze) River estuary and its adjacent waters, the diatom fossils from 34 surface sediment samples and their relationship with environmental variables were analyzed by principal component analysis and redundancy correspondence analysis. The diversity and abundance of diatom fossils were analyzed. Some annual average parameters of the overlying water (salinity, temperature, turbidity, dissolved oxygen, depth, dissolved inorganic nitrogen, dissolved inorganic phosphate and dissolved inorganic silicate) were measured at each sampling site. A total of 113 diatom taxa and one silicoflagellate species were identified in the investigation area. Diatom fossils were better preserved in fine sediments. The absolute abundance of diatom fossils did not significantly diff er between inshore and off shore areas, the species diversity decreased from inshore to off shore. This may be because high nutrients and low salinity promoted the growth of more brackish species in coastal waters. The diatom taxa were divided into three groups, on the basis of their response and indication to environmental changes. For example, Actinocyclus ehrenbergii and Cyclotella stylorum were dominant in coastal waters (Group 1 and Group 3) with high nutrients and low salinity;the relative abundances of Paralia sulcata and Podosira stelliger were significantly higher in off shore sites (Group 2, average 39.5%), which were characterized by high salinity and deep water. Four environmental variables (salinity, dissolved inorganic nitrogen, temperature and water depth) explained the composition and distribution of diatom taxa independently ( P< 0.05), this finding can be applied in further paleoenvironmental reconstruction research in this area.     

长江冲淡水区细菌生产力研究

为了解细菌在长江口冲淡水区生态系营养动力学过程中的重要作用,笔者于1997年10月10日至20日,1998年5月14日至6月1日在观测海区以及在绿华山海域设置大水体围隔生态系实验装置进行细菌生产力的现场观测研究.结果表明,秋季观测海区平均细菌生产力(C)为(1.44±1.30)μg/(dm3·h),高值出现在测区中部的A₃,B₃和C₃站.春季测区表层细菌生产力(2.43±1.22)μg/(dm3·h)高于底层(1.01±0.43)μg/(dm3·h),高值出现在测区中部的A₃和B断面诸站.秋、春季平均细菌生产力相当于浮游植物初级生产力的23%.秋季和春季表层细菌数量分别为(5.22×108±0.88×108)个/dm3和(1.97×108±1.10×108)个/dm3.1998年5月18日至6月1日在围隔实验点的自然海区中细菌生产力变幅范围为0.13～5.79μg/(dm3·h),平均值为(2.47±1.60)μg/(dm3·h).围隔装置内加可溶性磷(PO₄3-)实验,春季细菌生产力由1.28μg/(dm3·h)增长至32.20μg/(dm3·h),其增长幅度低于秋季1.43～43.47μg/(dm3·h).油污染实验中细菌生产力由6.61μg/(dm3·h)增长至37.97μg/(dm3·h),呈逐日上升趋势.     

长江口表层沉积物重矿物在不同粒级中的分布与研究意义

在粒度分析基础上,以0.5Φ为间距对长江口表层沉积物的不同粒级分样进行碎屑重矿物分析,并对各粒级重矿物特征与广粒级(1.5Φ～6Φ)进行相似度分析。结果表明,长江口沉积物粒度跨度大,从粗砂到泥(黏土)均有分布,粉砂含量高。样内不同粒级分样重矿物含量、种类和组合均有一定变化,样间表现出较一致的规律性。长江口出现碎屑重矿物30种左右,粗粒级分样中矿物种数为10余种,细粒级分样中重矿物种类增至20多种;3.5Φ～4.5Φ是重矿物种类多、矿物成分复杂的粒级区段。粗粒级(粒径大于3Φ)云母族富集,其重矿物组合为云母+角闪石,随粒级变细(粒径小于4Φ)云母急剧减少;闪石族分布粒级广泛,在3Φ～5Φ粒级含量相对较高;帘石族、稳定矿物尤其是金属矿物在粒径小于3.5Φ粒级逐渐增多。长江口重矿物整体组合为普通角闪石+绿帘石+褐铁矿,榍石为特征矿物。相似度分析表明,长江口沉积物样品中主要粒级与广粒级重矿物特征相近,能代表沉积物整体重矿物特征。长江口碎屑重矿物特征深受粒度分布的影响,其矿物种类、矿物组合和矿物指数及其所蕴含的水动力和物源意义都要结合粒度特征来综合分析。     

浙闽沿岸泥质区沉积物粒度组分对长江入海输沙量减少的响应

自1950年以来,长江入海输沙量呈阶段性减少趋势;作为长江远端泥,长江入海输沙量的“减沙”效应在浙闽沿岸泥质区是否有相应的沉积信号？若有,该如何进行提取和解译？为探讨以上问题,在浙闽沿岸泥质区采集柱状样5根,进行了高分辨率(2 mm)的粒度测试,并通过端元分析手段分离出4个端元。结合研究区物源及水动力的空间差异,发现各端元有其特定的指示意义：EM1组分(众数粒径约为2 μm)为长江来源的极细粒物质;EM2组分(众数粒径约为10 μm)主要为长江及浙闽沿岸中小河流的细颗粒物质,但以长江为主;EM3组分(众数粒径约为80 μm)主要为台湾暖流带来的较粗粒物质;EM4组分(众数粒径约为200 μm)为长江输运的粗颗粒物质。进一步分析发现,EM1组分对长江入海输沙量的阶段性减少有较好的响应关系：由浙闽泥质区北部至南部响应强度依次降低;在响应时间上存在滞后现象,且从北到南滞后时间增加,由北部的4～6年增加至南部的10～14年。总体来看,细颗粒组分更能反映长江流域变化信息,且泥质区的不同位置对流域变化信息的响应强度差异显著。     

长江河口北支上口不规则周期潮流的动力机制

数值模拟和动量分析长江河口北支上口枯季大潮期间 1 d内出现"四涨四落"不规则周期涨落潮流现象。长江河口北支上口 1日内两次涨潮流和两次落潮流为常规涨落潮流,受外海半日潮流控制,两次涨潮流和落潮流为非常规涨落潮流。北支上口非常规的涨潮流处于南支落潮的末期,范围小,流速弱,历时约2 h;表层主要是垂向黏滞项和水平扩散项与正压项间的作用,南向的垂向黏滞项起着决定的作用,底层则是斜压项与正压项间的作用;北支上口非常规涨潮流是北风、盐度锋面产生的南向斜压压强梯度力和南支末期落潮流的牵引作用共同造成的;径流抑制非常规涨潮流的产生,持续时间随径流量的增加呈指数递减,当径流量达到22 300 m3/s时,非常规涨潮流现象消失。北支上口非常规落潮流处于南支涨潮流的初期,由于在北支上口南支的涨潮流早于北支涨潮流,导致南支水体进入北支,形成北支上口第二次落潮流,范围较大,流速较强,历时约2.5 h,从表层至底层主要是垂向黏滞项与非线性平流项和正压项之间的作用。本文揭示了北支上口 1 d内出现"四涨四落"不规则周期涨落潮流的动力过程和机制。     

长江口南港底部边界层特征的观测与分析

对长江口2002年和2003年共4个潮周期的数据进行了分析,通过流速对数剖面公式计算边界层参数,并对各个潮周期内的边界层参数的变化规律进行了分析,同时也对悬沙输送可能对垂向水流结构以及边界层参数造成的影响进行了探讨。结果表明,悬沙的时间分布特征对温度、盐度、水体密度的分布格局有重要影响,主要表现在水体的Rf值普遍较高,分层稳定。此外,悬沙也可影响边界层参数,从而对水流结构产生影响。由于水体的层化作用,使层间的摩擦阻力增大,相当于在垂向上产生不同内边界层,因而影响了流速在垂向上的变化。     

Contrasting chemical and isotopic compositions of organic matter in Changjiang (Yangtze River) estuarine and East China Sea shelf sediments

To examine the source and preservation of organic matter in the shelf sediments of the East China Sea (ECS), we measured bulk C/N and isotopes, organic biomarkers (n-alkanes and fatty acids) and compound-specific (fatty acids) stable carbon isotope ratios in three sediment cores collected from two sites near the Changjiang Estuary and one in the ECS shelf. Contrasting chemical and isotopic compositions of organic matter were observed between the estuarine and shelf sediments. The concentrations of total n-alkanes and fatty acids in the shelf surface sediments (0–2 cm) were 5–10 times higher than those in estuarine surface sediments but they all decreased rapidly to comparable levels below the surface layer. The compositions of n-alkanes in the estuarine sediments were dominated by C₂₆-C₃₃ long-chain n-alkanes with a strong odd-to-even carbon number predominance. In contrast, the composition of n-alkanes in the shelf sediment was dominated by nC₁₅ to nC₂₂ compounds. Long-chain (>C₂₀) fatty acids (terrestrial biomarkers) accounted for a significantly higher fraction in the estuarine sediments compared to that in the shelf sediment, while short-chain (<C₂₀) saturated and unsaturated fatty acids were more abundant in the shelf surface sediments than in the estuarine sediments. Stable carbon isotopic ratios of individual fatty acids showed a general positive shift from estuarine to shelf sediments, consistent with the variations in bulk δ ¹³C_TOCTOC. These contrasts between the estuarine and shelf sediments indicate that terrestrial organic matter was mainly deposited within the Changjiang Estuary and inner shelf of ECS. Post-depositional diagenetic processes in the surface sediments rapidly altered the chemical compositions and control the preservation of organic matter in the region.     

长江口北槽黏性细颗粒泥沙特性的试验研究

选用长江口北槽黏性细颗粒泥沙,在不同盐度的人工海水中通过静水沉降、动水沉降等各种试验手段了解其基本特性。在静水沉降管中观测了胶粒的电化学絮凝过程和重力碰并过程,于不同盐度条件下找出最佳絮凝盐度;并通过黏性细颗粒泥沙在流动海水中絮凝的试验研究,揭示其在动水中絮凝的机理和规律,及不同条件下的起动流速、不淤流速、沉降速度等特征值,从而分析其落淤情况。研究结果表明,长江口北槽细颗粒黏性泥沙的最佳絮凝盐度约为15,起动流速为15~20 cm/s,这与泥沙的淤积固结时间有关,而不淤流速约为60 cm/s。并由试验得到了挟沙力与流速之间的经验关系,以及用于估算不同流速条件下泥沙沉降速度及淤积量的经验公式。这些结果可用于长江口航道的疏浚、整治工作中,具有一定的理论指导意义。     

Sediment texture and grain-size implications: the Changjiang subaqueous delta

Sediment cores were collected from the subaqueous delta of the Changjiang Estuary. Sediment grain-size profiles and their fractal dimensions were analyzed, to elucidate responses to long-term sedimentary processes. In addition, the environmental sensitive populations of grain size have been extracted. The sediment cores can be divided into two parts, according to the sedimentary structures present. The upper part (0-12 cm) is interpreted as being the active layer, which is influenced frequently by changes i...