百年来黄河三角洲东北部毗邻海域沉积记录演化及其影响因素

通过对黄河三角洲东北部毗邻海域采集的多个沉积物岩心,开展系统的沉积物粒度、有机碳氮及其同位素特征的分析,结合210Pb年代测定,探讨研究区近百年来高分辨率的沉积记录及其变化的主要因素。研究表明:岩心O3、M2和B63处于相对稳定的沉积环境中,沉积物的粒度分布都呈阶段性变化但表现出差异性,O3和M2自1976年以来沉积物粒度出现粗化,而距离现行河口较近的B63则变细之后粒度粗化,在沉积物的上段C/N和δ13C的变化都反映了陆源有机质输入的增加。黄河1976年改道使三角洲北部和东部海域的沉积环境发生改变,O3和M2受再悬浮泥沙的影响粒度变粗,废弃三角洲叶瓣再悬浮泥沙对研究区的供给量增加,导致O3和M2接受更多陆源有机质的供给。而B63受到更多较细粒黄河入海泥沙影响,粒度变细,陆源有机质输入也增加。黄河入海水沙的阶段性递减和调水调沙工程导致输运至研究区的细粒物质减少,使岩心B63沉积物上段层位的粒度变粗。     

黄河调水调沙影响下的现行三角洲叶瓣冲淤演化格局

基于1986—2013年的黄河水文泥沙资料,研究了黄河实施调水调沙以来入海泥沙在通量和粒度组成上的变化特征,揭示了调水调沙影响下黄河入海泥沙通量增加、悬沙粒径粗化的趋势。从2002年调水调沙实施后,现行黄河三角洲叶瓣由侵蚀转为淤积,现行河口处淤积明显,逐渐形成一个饱满的“楔子”。然而,随着调水调沙的持续冲刷,下游河床逐渐粗化,2006年以后径流的冲刷效率不断降低,入海泥沙通量持续降低、悬沙粒径变细。若维持目前调水调沙流量不变,现行黄河三角洲叶瓣造陆速率将逐渐减缓,甚至可能出现蚀退。     

黄河调水调沙期间黄河入海水沙的扩散与通量

以2007年夏季黄河调水调沙期间黄河三角洲海域3断面连续站及渤海南部24个大面站观测的流场、温度、盐度及含沙量资料为依据,分析了调查区水沙扩散特征,计算了各连续站的拉格朗日余流及泥沙输送单宽通量。结果表明,黄河入海泥沙扩散范围非常有限,主要分布在南至莱州湾西南部、北至北纬38°附近离岸约20km以内的带状沿岸区域;但黄河冲淡水出现大面积扩散,覆盖了整个莱州湾的北部和中部,最远可至龙口附近,黄河入海水沙扩散不同步。在现行河口和钓口流路废弃河口存在两个高浓度泥沙中心,分别对应于黄河入海泥沙和废弃钓口流路海域底质再悬浮产生的两个泥沙来源。河口及三角洲近岸切变锋的阻隔及辐聚作用,是大部分黄河入海泥沙沉积在河口及沿岸13m水深以内的主要动力因素。受余流方向及水体垂向湍动较弱的影响,两个高浓度泥沙中心很少有泥沙交换。冲淡水的大面积扩散主要受表层余环流的影响。余流及悬浮泥沙通量计算显示,夏季黄河入海水沙在近岸主要向东北方向扩散。     

春季黄海浮游植物生态分区:物种组成

Phytoplanktonic ecological provinces of the Yellow Sea(31.20°–39.23°N, 121.00°–125.16°E) is derived in terms of species composition and hydrological factors(temperature and salinity). 173 samples were collected from 40 stations from April 28 to May 18, 2014, and a total of 185 phytoplanktonic algal species belonging to 81 genera of 7phyla were identified by Uterm?hl method. Phytoplankton abundance in surface waters is concentrated in the west coast of Korean Peninsula and Korea Bay, and communities in those areas are mainly composed of diatoms and cyanobacteria with dominant species of Cylindrotheca closterium, Synechocystis pevalekii, Chroomonas acuta,Paralia sulcata, Thalassiosira pacifica and Karenia mikimotoi, etc. The first ten dominant species of the investigation area are analyzed by multidimensional scaling(MDS) and cluster analysis, then the Yellow Sea is divided into five provinces from Province I(P-I) to Province V(P-V). P-I includes the coastal areas near southern Liaodong Peninsula, with phytoplankton abundance of 35 420×10~3–36 163×10~3 cells/L and an average of 35 791×10~3 cells/L, and 99.84% of biomass is contributed by cyanobacteria. P-II is from Shandong Peninsula to Subei coastal area. Phytoplankton abundance is in a range of 2×10~3–48×10~3 cells/L with an average of 24×10~3cells/L, and 63.69% of biomass is contributed by diatoms. P-III represents the Changjiang(Yangtze River) Diluted Water. Phytoplankton abundance is 10×10~3–37×10~3 cells/L with an average of 24×10~3 cells/L, and 73.14% of biomass is contributed by diatoms. P-IV represents the area affected by the Yellow Sea Warm Current.Phytoplankton abundance ranges from 6×10~3 to 82×10~3 cells/L with an average of 28×10~3 cells/L, and 64.17% of biomass is contributed by diatoms. P-V represents the cold water mass of northern Yellow Sea. Phytoplankton abundance is in a range of 41×10~3–8 912×10~3 cells/L with an average of 1 763×10~3 cells/L, and 89.96% of biomass is contributed by diatoms. Overall, structures of phytoplankton community in spring are quite heterogeneous in different provinces. Canonical correspondence analysis(CCA) result illustrates the relationship between dominant species and environmental factors, and demonstrates that the main environmental factors that affect phytoplankton distribution are nitrate, temperature and salinity.     

黄河清水沟废弃河口冲淤时空变化特征

黄河于1996年人工改汊至清8入海是导致清水沟废弃河口岸线蚀退和海底侵蚀冲刷的主要诱因。但目前有关清水沟废弃河口海底冲淤演化对黄河人工改道的响应的认识尚有不足。因此,利用现代黄河三角洲毗邻海域多年的水深资料和Landsat卫星遥感影像,综合分析了清水沟（废弃）河口在1996—2015年的岸线变化及冲淤时空变化。结果表明：黄河清水沟废弃河口沙嘴两侧蚀退速率的变化存在明显的时空差异性。黄河改道初期（1996—2002年）,研究区海底冲刷速率较快,年均冲刷速率约为0.03～0.05 km3/a;2002—2007年,研究区海底冲刷速率大幅降低至约0.02 km3/a;2007—2010年,随着黄河口位置再次向北迁移,研究区海底年均冲刷速率增大至约0.026 km3/a;2010—2015年,研究区海底年均冲刷速率减缓至约0.01 km3/a,远小于1996—2002年黄河改道初期时的水平。同时,基于Delft3D模式构建了黄河三角洲高分辨率三维水动力模型,定量研究了清水沟废弃河口潮流与冬季波浪变化对海底冲淤变化的影响,结果表明波浪和潮流在河口侵蚀过程中扮演着不同的角色。一方面,潮流与波浪在三角洲前缘斜坡处形成的高底剪切应力区是使得该区域形成侵蚀中心的主要原因。清水沟废弃河口岸线不断向陆方向蚀退以及侵蚀冲刷所造成的研究区整体水深增加使得潮流与波浪对海底的侵蚀冲刷作用逐渐减弱,最终使得近年来研究区海底冲刷速率不断减缓。另外,波浪在河口近岸区形成的高底剪切应力是造成河嘴两侧叶瓣差异侵蚀和近岸区形成侵蚀中心的主要动力机制。同时,潮流、波浪与海底冲淤变化间的相互作用对于该区域冲淤演化模式有着重要影响。     

气候变化和人类活动对黄河中游输沙量影响的甄别

根据黄河流域1951-2011年间的主要水文站实测降雨量、径流量和输沙量的月际和年际序列资料,采用水文法和对比分析法,发现在4个阶段(1951-1968、1969-1986、1987-1999、2000-2011年)内汛期5-9月份的产沙率变化为80.97%、78.04%、89.31%、97.42%。建立了基准期的汛期"降雨量-输沙量"关系统计模型,据此估算人类活动对其输沙量的减少贡献快速上升,2000-2011年期间基本上完全受人类活动(小浪底水库调蓄)控制,气候变化(主要为降雨)的影响已不足3%。研究结果表明,过去的61年来黄河河流系统发生重大调整,河流输沙量的变化由过去的气候因素控制快速转变为人类活动控制,导致黄河入海泥沙通量在快速减少,对黄河三角洲的冲淤演变产生了根本性的影响。     

典型海岸带城市扩张的多源遥感监测与预测——以青岛市为例

本文利用自1995年以来的4期DMSP-OLS、NPP-VIIRS夜光遥感影像与Landsat多光谱遥感影像,分析了青岛市近25年的城市建成区范围、各市区边界形态与扩展趋势,并结合土地利用分类、路网、POI、DEM等多源驱动因子及元胞自动机-马尔可夫（CA-Markov）模型,模拟并预测了2027年青岛市土地利用分类。结果表明,近25年青岛建成区扩展主要以外延式为主,其他城区总体上沿胶州湾方向扩展,四周向青岛主城区汇集,主城区建设用地向西北侧发展。本文验证了夜光遥感在监测与预测典型海岸带城市扩张方面的适用性,为城市化发展进程管理与决策提供了重要依据。     

黄河钓口河口行水期泥沙输运过程的三维数值模拟

由于钓口流路行水时期普遍缺乏对河口和近海的系统观测,基于1976年黄河三角洲实测水深数据和汛期水沙数据,采用EFDC三维数值模式对钓口河口泥沙沉积动力过程进行了数值模拟研究。模型结果表明,钓口河口的羽状流和异重流的时空分布具有显著的潮周期变化特征。受与岸线平行的涨落潮流作用,表层羽状流的侧向摆动幅度较大,河口羽状流输沙主要平行于岸线方向,跨等深线的泥沙输运受到限制。汛期黄河入海的高浓度泥沙在钓口河口形成潜没的异重流,在底层沿河口轴线向北输运泥沙至三角洲前缘区域,泥沙输运通量比表层羽状流的输送通量高出一个数量级,且随着离岸距离的增大而呈指数形式快速衰减。随着水深增大,单宽泥沙通量的衰减速率逐渐减小。计算结果显示,由于汛期高浓度泥沙入海,钓口河口的异重流稳定存在,导致约75%的入海泥沙沉积在10 m水深以浅的区域,25%的入海泥沙淤积在三角洲前缘外侧,异重流过程对汛期钓口河口泥沙向深水区输运和沉积具有控制作用。数值模拟结果与前人根据水深变化揭示的三角洲冲淤分布格局一致,与钻孔的沉积记录基本吻合。     

黄、东海陆架泥质区自生黄铁矿成因及其控制因素

海洋自生黄铁矿的形成过程与有机质矿化过程密切相关,是构成全球C-S-Fe生物地球化学循环的重要一环。黄、东海陆架在全新世高水位期以来,广泛发育泥质沉积区,其中赋存大量自生黄铁矿,为研究其成因及其控制因素提供了契机。平面上,黄铁矿的分布与细粒泥质沉积伴生,因为细粒沉积物相对富集有机质且沉积环境稳定,有利于微生物硫酸盐还原的进行。黄、东海沉积动力、有机质来源和海洋生产力的区别导致黄铁矿生成与埋藏的差异,进而引起相关指标(例如C/S值)的不同。垂向上,黄铁矿的含量一般随着深度的增加而升高,说明随着埋深的增大,孔隙水中溶解氧耗尽后有利于硫酸盐还原的进行;黄铁矿硫同位素随着深度的增加而加重(富集³⁴S),这可能与成岩系统的封闭性有关,也可能与甲烷厌氧氧化驱动的硫酸盐还原有关。另外,沉积速率通过影响有机质的埋藏、孔隙水和海水的联通效率以及硫酸盐—甲烷转换带的位置进而控制黄铁矿的含量及同位素组成。黄、东海陆架泥质区在沉积动力和沉积过程方面积累了大量优秀研究成果,可在此基础上,结合多硫同位素、原位微区测试等先进实验方法,发掘自生黄铁矿在探讨现代海洋C-S-Fe循环及深时海洋化学演...     

黄河口湿地时空变化过程及其主控因素

基于1976—2020年Landsat卫星长时间序列遥感影像开展研究工作,结合黄河水沙资料、河口沉积动力机制研究及人类活动影响,研究了黄河口湿地植被时空变化过程,对比揭示了清8汊(行水)和清水沟(废弃)不同流路湿地演化的差异,探讨黄河口湿地植被时空变化的影响因素.结果表明:①黄河口湿地在发育过程中呈现了显著的阶段性和空...