黑潮主流径海域海水中的无机碳及其对东海陆架区的影响

基于2014年5—6月对黑潮主流径及毗邻东海陆架海区的调查,研究了该区域水体中无机碳体系参数(p H、总碱度TAlk、溶解无机碳DIC及DIC/TAlk)的垂直与水平分布,在此基础上定量评估了黑潮输入对东海陆架海区无机碳收支的影响。结果表明,黑潮水体中DIC、TAlk与DIC/TAlk总体而言随水深增加而升高,p H降低,综合体现了浮游植物生产、海-气界面交换、有机物降解及Ca CO3溶解等过程的影响;上升流中心站位无机碳参数均受较深层水体上涌影响,与黑潮主流径其它站位略有不同。东海陆架海区外侧站位表层、30m层无机碳主要受台湾海峡暖流影响,高p H、低DIC/TAlk的黑潮表层水影响区域局限于东南部;而在底层,低p H、高DIC/TAlk的黑潮入侵流离开黑潮主流径向正北方延伸并抬升至钱塘江口附近;上升流对无机碳的影响持续至表层,其携带的黑潮中层水因此也可能进入陆架海区。水量模型估算黑潮水在5—10月间跨域陆架边缘向东海陆架区输入溶解无机碳总计58798.9×109mol,净输入达37382.9×109mol,而东海向外输出的无机碳绝大部分经由对马海峡进入日本海。     

冬季海南省东北部河流及近岸海区有机碳的分布特征

2006年12月在海南省东北部河流万泉河和文昌河以及周边的红树林和珊瑚礁体系采集水样,测定其溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的含量.结果表明,万泉河水体中DOC和POC的平均浓度分别为139.3和39.7μmol·L-1;文昌河水体中DOC和POC的平均浓度则为133.0和47.4μmol·L-1,其周边红树林水体DOC和POC的平均浓度分别为214.1和27.9μmol·L-1;珊瑚礁周边水体DOC和POC的平均浓度分别为66.3和22.41μmol·L-1.文昌河周边的养殖活动及红树林水体对该河流中的高DOC和POC可能有显著贡献,且文昌河POC%与TSM浓度均呈显著负相关(R2=0.71,n=9).万泉河、文昌河和珊瑚礁周边水体POC/Chl a的比值分别介于72-312、43-196、122.5-334.估算浮游植物对万泉河、文昌河和珊瑚礁周边水体POC的贡献量分别为34%、45%、38%.     

珠江口水体有机碳的季节性变化

调查了珠江口不同季节颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量的分布特征,结合碳氮比值(C/N)、叶绿素a(Chl a)含量、溶解氧(dissolved oxygen,DO)含量等水化学参数,探讨了珠江口POC、DOC来源、输送方式及混合行为的季节变化。结果表明,珠江口水体POC可能主要受到水体自生浮游植物有机碳输入的影响,DOC可能主要来自于河流输送的陆源有机碳。在降雨量较大的5月份,POC来自自生浮游植物有机碳的贡献相对减小。降雨量同样较大的8月份DOC来自河流输送的陆源有机碳的贡献增加。不同季节珠江口水体总有机碳中的DOC一直高于POC。珠江口POC、DOC含量受到淡水与海水混合进程的影响,淡水与海水的混合效应可能是从出虎门进入伶仃洋的低盐度区(盐度1‰~5‰的水体)开始延伸至外海。微生物的降解作用可能对POC和DOC在出虎门之前的下降趋势产生了重要影响,而微生物对新鲜的浮游植物有机碳的利用、以及浮游植物生产量的降低和颗粒物絮凝沉降作用则可能是POC在出虎门后下降幅度大于DOC的重要原因。     

冬季东海黑潮上层水变化特征的分析

东海黑潮水团是东海海域的主要水团。夏季,东海黑潮水团一般划分为四层结构:黑潮表层水、黑潮次表层水、黑潮中层水和黑潮深层水。在冬季,由于大陆沿岸水系势力减弱,以及强烈的表层冷却产生的垂直对流作用,使黑潮表层水变性而和次表层水融为一体,从而使海面至400米层左右的黑潮水体呈现高盐特征。因此,冬季的东海黑潮水团变为三层结构,即黑潮上层水、黑潮中层水和黑潮     

长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源与混合行为

河口碳的生物地球化学过程是全球碳循环的重要组成。通过测定溶解无机碳（DIC）及其稳定同位素丰度（δ13C_DIC）,溶解有机碳（DOC）,有色溶解有机物（CDOM）,颗粒有机碳（POC）及其稳定同位素丰度（δ13C_POC）与元素比值（N/C）及相关指标,研究了2014年7月长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源和混合行为。结果表明,DIC浓度、DOC浓度、POC含量分别为1 583.2~1 739.6 μmol/L,128.4~369.4 μmol/L和51.2~530.8 μmol/L,这些不同形态碳及CDOM的荧光组分的分布模式相似,均是从口内到口外,整体呈现先增大后减小的趋势,并与盐度呈现非保守混合行为。添加作用主要发生在在口门处最大浑浊带附近。与含量相反,从口内到口外,δ13C_DIC和δ13C_POC均呈现逐渐减小再增大的趋势,在口门附近达到最低值,分别为-9.7‰和-26.7‰。在口门附近不同形态碳含量上升及δ13C_DIC、δ13C_POC的降低可能主要与沉积物再悬浮及微生物作用有关。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型的结果显示,河口内外POC来源变化明显,口内POC以陆源有机碳贡献为主,平均为62.3%,口外海源贡献逐渐增加。CDOM相关参数结果表明长江口CDOM主要来自陆源输入,海源及人类活动等也对其产生影响。     

对马暖流水起源的模糊分析

应用模糊集的数量指标分析方法和模糊识别的择近原理,采用1987年夏、冬季和1988年春、秋季“向阳红09”号黑潮调查资料,定量地分析了对马暖流水的源区的模糊特性及其起源.结论是:(1)对马暖流表层水位于其源区的强混合区中,其水体具有混合水的特性.(2)对马暖流水的来源一年四季不尽相同,具有复杂的结构.春季在近表层主要来源于东海沿岸水(包括东海陆架水),而东海混合水与黑潮表层水次之(属沿岸型);夏季由于表层盐度锋的影响,在近表层主要来源于黑潮表层水,而东海混合水次之(属黑潮型);在秋季与冬季,因大陆径流影响减弱,海水的对流与涡动混合逐步加剧,对马暖流表层水的来源呈现出东海型与黑潮型交错的复杂状态.此外,对马暖流深层水一年四季均由黑潮次表层水演变而来. 本文将水的混合性质与水的来源区别开来,以利于对传统的看法和近几年流行的新观点作进一步讨论.     

2012年长江口水域溶解有机碳分布特征及其与环境因子的关系

根据2012年2、5、8和11月长江口4个季节航次综合调查资料,分析了长江口及其邻近海域溶解有机碳(DOC)时空分布特征,探讨了DOC分布与盐度、表观耗氧量(AOU)、化学耗氧量(COD)、叶绿素a以及颗粒有机碳(POC)间的关系。结果表明,2012年长江口区DOC的浓度范围在0.53~5.21mg/L之间,均值为1.86mg/L。DOC浓度秋季最高,夏季和冬季次之,春季最低。DOC空间分布整体呈现近岸高、远岸低的格局,高值区分布在口门内和近岸水域,外海区DOC浓度随着离岸距离的增加而逐渐降低。各季节DOC空间分布略有差异。DOC与盐度、COD以及POC的相关关系较强,与AOU和叶绿素a相关性较弱。2012年长江口有机碳以DOC为主,DOC对总有机碳(TOC)的平均贡献率为55.8%,其中冬季贡献最大(59.4%),其次为秋季(59.2%)和春季(55.3%),夏季贡献率最低(49.4%)。     

黑潮与邻近东海生源要素的交换及其生态环境效应

黑潮与东海生源要素的交换对东海的生态环境有重大影响,交换主要是经台湾东北部海域输送至东海陆架和通过日本九州西南海域由东海陆架向外海的黑潮输出两个通道。中国科学院海洋先导专项对黑潮与邻近东海生源要素的交换特征进行了系统的调查和研究,获得了一些新的认识:(1)在台湾东北部区域,碳主要以表层水-次表层水为载体输入,秋季的输入量高于夏季;黑潮溶解态营养盐的输入占据绝对主导地位,且以黑潮次表层热带水-中层水的输入为主,输入通量春季高于夏、秋季,可为东海春季水华提供一定的物质基础,但输入到东海的黑潮水其氮磷比与Redfield比值(16:1)接近,这些"正常水"——黑潮的输入显然对调和东海异常高的氮磷比有重要的作用,从而对东海的生态环境起到"稳定和缓冲"作用。所以,黑潮水对东海的输入不仅维持补充了东海生态系统运转所需的生源要素,更为重要的是缓冲了受人为影响强烈的东海海水的高氮磷比,使东海本已失常的营养盐结构向合适的氮磷比方向转变。因此,黑潮与东海生源要素的输入在一定程度上起着稳定和缓和东海生态环境的作用。(2)通过构建的海水Ba-盐度新指标体系,定量细致刻画了黑潮对东海生源物质在台湾东北部区域的输入范围和程度,黑潮次表层水从台湾东北陆架坡折处沿底部向北偏西方向入侵东海,其近岸分支可以入侵到浙江近岸,其黑潮次表层水占比仍可达到65%左右。垂直方向上,陆架外侧站位受黑潮次表层水的影响范围更大,黑潮水占50%比例位置可延伸至外侧TW0-1站位(122.59°E,25.49°N)表层,而内侧靠近大陆的站位则只限于陆架中部位置底层。     

渤海春季浮游细菌分布与生态环境因子的关系

研究了 1 999年 4～ 5月渤海水体浮游细菌分布与生态环境因子的关系。结果显示 ,渤海春季表层水体浮游细菌含量与水温和溶解性有机碳呈正相关 ,相关系数分别为 0 .6 0 1 (P<0 .0 1 )和0 .4 0 6 (P<0 .0 5 ) ,并与溶解氧含量呈负相关 ,相关系数为 0 .5 1 9(P<0 .0 1 ) ;底层水体浮游细菌含量与水温、溶解性有机碳 (dissolved organic carbon,DOC)、颗粒性有机碳 (particulate organic carbon,POC)和叶绿素 a含量呈正相关 ,相关系数分别为 0 .82 0 (P<0 .0 1 ) ,0 .6 6 1 (P<0 .0 1 ) ,0 .5 31 (P<0 .0 1 )和 0 .4 42 (P<0 .0 5 ) ,并与溶解氧含量呈负相关 ,相关系数为 0 .6 5 0 (P<0 .0 1 )。表明水温和DOC、POC含量是渤海水域浮游细菌含量的主要限制因子 ,而水体中的溶解氧 (dissolved oxygen,DO)含量与浮游细菌的含量有关     

黄河干流有机碳的时空分布特征

通过2003-2009年多个航次对黄河干流DOC(溶解有机碳)和POC(颗粒有机碳))及相关参数的调查研究,结果表明:TSS(颗粒悬浮物)为91.42～8188 mg/L,POC为0.65～24.20 mg/L,POC%(POC/TSS×100%)为0.44%～2.21%,DOC为1.57～4.77 mg/L,有机碳沿程分布具有明显的空间特征.花园口水文年调查中有机碳含量与流量的季节变化密切相关.POC主要受冲刷影响,而DOC在不同季节分别体现出冲刷、稀释或浓缩效应.修建水库和调水调沙这2个显著的人为干扰活动对黄河有机碳的性质及输运产生了截然不同的影响:库区自生源对有机碳的贡献明显大于干流,DOC/POC为6.64～12.00,DOC是有机碳的主要形式,同时水库截流,颗粒物沉降降低了颗粒有机碳的输运量,而调水调沙却加强了有机碳的输运,该时期DOC/POC为0.01～0.47,POC是有机碳输运的主导形态.     

渤、黄、东海8个主要分潮的数值模拟研究

应用MIKE数值模拟软件,采用无结构三角形网格,建立一套计算区域包括整个渤海、黄海、东海以及东海大陆架和琉球群岛的高分辨率数值模型,考虑了实际水深和岸线,外海开边界采用西北太平洋大模型结果的潮位提供,模拟了东中国海潮波的波动过程,对潮波垂直运动过程进行调和分析,得到了渤海、黄海、东海的M2,S2,K1,O1以及N2,K2,P1,Q1八个主要分潮的传播和分布特征。利用中国沿海14个潮位站的调和常数对模型结果进行了验证,验证结果显示模型较为准确可靠。研究结果表明:4个主要半日潮(全日潮)在渤、黄、东海的传播情形基本相似,即潮波在渤海、黄海、东海沿岸的传播性质上类似沿岸开尔文波的传播形态,并且成功再现了计算海域的4个半日分潮无潮点和2个全日分潮无潮点。全日潮振幅各无潮点附近振幅最小,而海湾的波腹区振幅最大,东海潮差呈现近岸方向振幅大、离岸方向振幅小,浙闽沿海振幅也较大,黄海振幅相对较小,渤海振幅在辽东湾和渤海湾顶最大,两个无潮点周边振幅较小。     

大连金沙滩小型底栖生物时空分布特征及影响因素

于2015年和2016年对大连金沙滩砂质潮间带进行了季节性的调查,对小型底栖生物及其所处的沉积环境进行了研究,探讨了小型底栖的丰度、生物量和群落的时空变化及其与环境变量的关系。结果表明,金沙滩砂质潮间带沉积物主要成分为极粗砂和粗砂,年平均叶绿素a (Chl-a)质量比为0.99μg/g±1.44μg/g,年平均有机碳质量分数为0.38%±0.56%;共鉴定小型底栖生物类群15个,优势类群为海洋线虫类与底栖桡足类(二者占总丰度72.82%);小型底栖生物年平均丰度为42.52个/cm~2±42.91个/cm~2,呈现明显的季节变化和潮区差异,季节变化趋势为3月10月7月12月,潮区变化趋势为高潮带中潮带低潮带;年平均生物量为87.00μg/cm2±85.32μg/cm~2,季节变化趋势为10月7月3月12月,潮区间也存在显著差异。小型底栖生物的类群组成在季节间具有极显著差异。BIOENV分析表明,间隙水盐度、极粗砂质量比和有机碳质量分数的组合能最好地解释金沙滩小型底栖生物群落的时空分布。研究结果可为砂质滩小型底栖生物的研究提供基础数据,也可为全球气候变化背景下砂质潮间带的保护、开发和利用提供科学依据。     

渤黄东海潮能通量与潮能耗散

利用同化高度计资料和沿岸验潮站资料对潮汐数值模式进行同化,根据同化后的数值模式结果,对渤黄东海中的潮能通量和潮能耗散进行了研究.M2分潮从太平洋进入渤黄东海的潮能为122.499GW,占4个主要分潮进入总量的79%.黄海是半日分潮潮能耗散的主要海区.全日分潮则主要耗散在东海.全日分潮在遇到陆坡的阻挡以后有一部分潮能沿着冲绳海槽向西南传播,并有一部分潮能反射回太平洋,其中O1分潮通过C3断面反射回太平洋的潮能,约占其传入东海潮能的44%.     

基于小波变换和零树法的水声信道彩色图像压缩编解码研究

基于小波变换和“改变了的”零树法编解码原理 ,结合水声信道的特点 ,构建了一个以 DSP为核心的图像处理系统。在不同压缩比的情况下 ,完成了对一幅 6 4× 6 4点阵的静态彩色图像数据的压缩和解压缩。当压缩比与传统的 JPEG算法的压缩比相近的情况下 ,解压缩后图像的总体观感效果有明显的改善 ,从而对在水声信道中传输彩色图像作出了积极的尝试     

东太平洋表层沉积物中锐钛矿、重晶石矿物的发现及其指示意义

东太平洋以其发育大洋多金属结核而长期以来倍受地质学家关注,国内外在该区对多金属结核及相关的沉积物、沉积环境、古海洋学等进行了大量的调查研究[1～6],取得了许多重要的研究成果.在此基础上,笔者利用先进的电镜分析测试技术(包括电子衍射技术),对东太平洋克拉里昂和克利伯顿两条断裂带之间的CC区沉积物进行了系统的矿物学研究,在研究中发现了重晶石和锐钛矿矿物.本文将简要报道对这两种矿物的形貌和结构标型特征进行研究的结果,并初步探讨其成因[1].     

黄河三角洲浅层地下水化学特征与演化

2009年4月~2010年3月连续2年对黄河三角洲19口地下水监测井进行观测并对地下水离子化学成分分析,探讨了该区域浅层地下水化学成分、水化学类型及演化规律,为揭示区域地下水环境特征和演化具有现实意义。结果表明,黄河三角洲地区地下水p H值变化较小,地下水埋深较浅且年内变化幅度为1.0~3.0 m,但矿化度和各离子差异明显,地下水以Na+、Cl–占绝对优势;矿化度较低的测井的离子浓度变幅较小,反之,矿化度高的测井离子浓度变幅较大;地下水化学类型分为氯化物型、重碳酸盐氯化物型、重碳酸盐氯化物硫酸盐型和硫酸盐重碳酸盐型四大类型,主要包括Na+-Cl–、Na+-Cl–.3HCO?、Na+-Cl–.3HCO?、Na+-Cl–.3HCO?.24SO?、Na+-3HCO?.Cl–.24SO?和Na+-24SO?.3HCO?六种子类型,氯化物型主要分布于广饶县咸水入侵区和滨海区域,重碳酸盐氯化物型主要分布于黄河三角洲保护区内,重碳酸盐氯化物硫酸盐型分布在广饶县咸水入侵区,硫酸盐重碳酸盐型主要分布在靠近黄河流路附近;根据黄河三角洲流路变迁和Gibbs模型,黄河三角洲地区水样化学组成均落在Gibbs提出的Boomerang Envelope模型右上翼,表明研究区水样化学组成主要受蒸发和沉淀作用,海水控制起次要作用,土地利用变化、灌溉、施肥等人为活动的影响亦不能忽视。     

HDPE深水网箱抗风浪流性能的海区验证试验

对HDPE深水网箱2000～2004年间的抗风浪流性能进行了海区验证试验.通过对HDPE深水网箱扶栏、框架、网具以及固泊系统受损率的统计,根据扶栏、框架、网具以及固泊系统在整个深水网系统中的重要程度,分别给予一定的权重统计出深水网箱的整体受损率,能比较客观地反映深水网箱的抗风浪流性能.海区验证试验结果表明,HDPE深水网箱抗风力达35 m/s、抗浪高6 m、抗流速1.0 m/s,与其设计参数基本相同.同时,为了增加HDPE深水网箱的抗风浪流性能,建议扶手管从110 mm改为125 mm、主浮管从250 mm改为300 mm、扶栏高度从1 m降低为0.8 m或0.6 m.风力主要影响扶栏系统,流速主要影响网具系统,而波浪对HDPE圆形浮式深水网箱的框架、网具、固泊系统以及网箱整体结构均有明显影响.     

长江河口盐水入侵对大通枯季径流量变化的响应时间

应用河口海岸三维数值模式, 计算区域包括大通至长江河口及其邻近海域, 设计高分辨率网格, 数值模拟和分析不同潮型下长江河口盐水入侵对大通径流量变化的响应时间。计算结果表明, 不同潮型期间大通径流量的增加, 河口盐度响应的时间在4.0～6.2 d之间, 但小潮期的响应时间明显长于其他潮型期的响应时间。本文给出了长江河口盐水入侵对大通枯季径流量变化的响应时间, 可为河口水文、泥沙和环境等研究中取何时径流量提供了依据。     

海表面温度的变分同化预报模式:初始场的全局优化

利用变分同化技术,将船舶报资料与海表面温度短期数值预报模式有机结合,实现了渤、黄、东海的海表面温度短期数值预报。本预报模式利用伴随方法实现了预报模式的全局优化,不但最大限度地利用了船舶报资料,而且初始温度场的调整由自动的数值迭代过程来实现。在渤、黄、东海海域,4个季节的典型月份的SST连续1个月的24h后报结果与船舶报资料均方差均降至0.8℃以下。同化后海表面温度初始场的绝均差较同化前有显著下降。与以前所用的客观分析方法比较的结果表明,伴随同化的预报精度明显高于客观分析方法。