锦州湾表层海水微塑料分布特征

海洋微塑料是全球关注的新兴环境问题,海湾由于特殊的地理环境特征,成为微塑料分布研究的热点区域。本研究以锦州湾为研究海域,于2017年10月布设了11个点位开展表层海水微塑料样品采集,在实验室采用湿式氧化法开展样品前处理,应用傅立叶变换显微红外光谱仪分析鉴定微塑料成分。研究结果表明,锦州湾表层水体微塑料平均丰度为(0.93±0.59)个/m³,微塑料数量占全部塑料样品的96.2%。微塑料的主要成分为聚丙烯和聚乙烯,分别占55.0%和23.5%;线状和片状塑料的比例最高,分别占41.7%和26.2%;白色、蓝色和半透明微塑料分别占35.1%、26.0%和21.4%。受水动力条件和陆域河流输入等影响,锦州湾表层水体中微塑料的空间分布整体呈现北部偏高,向南部递减的趋势。     

北冰洋高纬度区域海冰及气象特征分析

基于2018年8月至2019年5月布放在北极随海冰漂流的自动气象站和温度链浮标获取的观测数据,分析了北极高纬度区域的大气特征和海冰生消过程。根据海冰的漂移轨迹分为两个阶段分析,第1阶段,海冰主要向东南漂移;第2阶段,海冰主要向东北漂移。第1阶段观测的平均气温和平均相对湿度分别为–6.6℃和93%,第2阶段观测的平均气温和平均相对湿度分别为–29.3℃和76%,第2阶段平均气压高于第1阶段。海冰的漂移轨迹主要受到波弗特高压外围气流的影响。利用自动气象站漂移轨迹计算得到海冰漂移速度,与美国国家冰雪数据中心海冰漂移速度比较显示,两者纬向速度更为接近。海冰在第1阶段以融化为主,海冰厚度略有减小,8月份海冰生长率为–0.11 cm/d;海冰的生长过程主要发生在第2阶段,1–3月生长率均超过0.9 cm/d,2019年3月海冰生长最快,平均生长率为1.3 cm/d,海冰的增长一直持续至观测结束。     

黄河口潮滩泥沙絮凝研究

本文基于现场观测的絮团粒径、悬沙浓度及水动力数据,研究了黄河口南部潮滩泥沙絮凝特征。研究发现,黄河口潮滩絮团粒径在25.42～264.44 μm之间,平均为95.20 μm。水体紊动对黄河口潮滩絮凝的影响存在差异,紊动对絮凝促进作用的上限约为G_l=3.76 s⁻¹。紊动强度低于G_l时,紊动促进泥沙絮凝,絮团粒径随紊动加强而增大;反之水体紊动对絮凝主要起抑制作用,絮团粒径随紊动强度增大而减小。悬沙浓度对黄河口潮滩泥沙絮凝起抑制作用,同等紊动条件下高悬沙浓度对应的絮团粒径更小。黄河口潮滩絮团有效密度与粒径呈现负相关关系,沉速主要受粒径影响。本研究补充了对弱潮河口潮滩泥沙絮凝特性的认识。     

植被对波浪作用下床面切应力影响的数值模拟分析

本文基于OpenFOAM建立三维波浪数值水槽,模拟计算植被水域波浪作用下的床面切应力,分析了入射波高、植被密度、植被淹没高度、水流对植被水域波浪作用下床面切应力的影响。结果表明：纯波时,由于植被的阻水作用,植被水域床面切应力沿程衰减,其衰减程度与入射波高、植被密度及植被淹没高度呈现正相关;与纯波时相比,在波浪和同向流共同作用下正向床面切应力幅值增大,负向床面切应力幅值减小;弱水流对植被水域床面切应力的大小及分布无明显影响;强水流时,床面切应力在植被水域先增大后逐渐减小并在植被水域后显著降低。     

15 ka以来罗斯海陆架岩心沉积学记录及古海洋学意义

本文对取自罗斯海陆架的JB04岩心沉积物进行AMS14C测年、粒度、有机碳等测试,结合沉积物粒度组分因子分析,研究该岩心的沉积学记录,探讨其古海洋学意义。结果显示:JB04岩心沉积物的底部年龄为15 ka;沉积物粒度组分因子分析提取出3个环境敏感粒级,分别代表正常冰海沉积、低能海洋沉积和高能海洋沉积;综合沉积物岩相及沉积物组成特征,可以将岩心分为4段,从底部到顶部依次为主要受冰盖刮蚀影响的冰盖下沉积、属低能海洋环境的冰架下沉积、属高能海洋环境的冰架前缘沉积和主要受冰山影响的季节性海冰区沉积。该岩心的沉积地质记录及其古海洋学研究对全面认识罗斯海的海洋环境演变具有重要的意义。     

胶州湾夜光藻种群动态及其大量繁殖的生态机制

为研究胶州湾夜光藻大量繁殖的生态机制,于2015年逐月对胶州湾12个站位进行了多学科综合调查,获取了温度、盐度、营养盐等环境因子的周年数据,分析了夜光藻种群丰度和结构的时空分布特征,探讨了环境因子对夜光藻种群动态的影响,以及夜光藻种群增长与其繁殖方式的相关关系。结果发现:全年各站位夜光藻丰度范围为0—31.17×10~3ind./m~3,月平均丰度呈现双峰分布;二分裂个体比例介于0—31.25‰,有性繁殖个体比例介于0—29.41‰,两种繁殖方式均呈现出季节差异及空间差异。相关性分析表明,影响夜光藻种群动态的主要因子包括水温、叶绿素a、硝氮及亚硝氮。夜光藻是冷水种,水温与夜光藻种群丰度、两种繁殖个体比例均呈显著负相关;叶绿素a反映夜光藻食物的丰富程度,与夜光藻丰度、两种繁殖个体比例呈显著正相关;亚硝氮和硝氮可能对夜光藻代谢繁殖起调控作用,与夜光藻丰度及有性繁殖个体比例呈负相关。     

基于水淘选分级的长江口及邻近海域表层沉积物中磷的形态分布和迁移转化

磷是一种重要的生源要素,在河口、边缘海的初级生产中发挥重要作用,了解沉积物中磷的形态分布和迁移转化有助于深入了解该区域生态系统动力学。于2013年3月在长江口及邻近海域采集了表层沉积物样品,利用水淘选方法对沉积物进行了分级,并采用化学连续提取法分析了未分级和分级沉积物样品中的6种磷形态含量:可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷、碎屑磷和难分解有机磷,讨论了该区域沉积物中磷的形态分布、选择性输运过程和迁移转化。沉积物中总磷含量在14.0~18.4 μmol/g,其中碎屑磷是其主要成分,占54.5%,其次是有机磷和难分解有机磷,分别占到15.1%和13.1%。不同粒级沉积物中磷形态含量不同,可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷和难分解有机磷随粒级增加含量逐渐降低,而碎屑磷主要集中在粗粒级（大于32 μm）沉积物中。基于各粒级磷形态的质量分布,发现小于32 μm粒级的沉积物中各磷形态含量从长江口向浙闽沿岸逐渐增加,向外海方向逐渐减小,而大于32 μm沉积物的变化趋势与此相反,体现了不同形态磷的选择性输运。随粒径增大,总有机碳对有机磷比值（TOC/Or-P）先降低后升高,在大粒级沉积物中,TOC/Or-P比值较高主要是因为陆源有机碳贡献较高,而在小粒级沉积物中,主要是由于有机磷的迁移和转化更为活跃,体现了细颗粒物中有机磷相对有机碳的优先分解。本研究表明,从分级的角度可以对河口、边缘海的磷循环有一个更全面的认识。     

春季长江口富营养化水域浮游植物群集对冲淡水和上升流的响应

A comprehensive study on the phytoplankton standing stocks, species composition and dominant species in the eutrophic Changjiang(Yangtze River) Estuary(CE) was conducted to reveal the response of phytoplankton assemblage to Changjiang Diluted Water(CDW) and upwelling in the spring. Phytoplankton presented peak standing stocks(13.03 μg/L of chlorophyll a, 984.5×103 cells/L of phytoplankton abundance) along the surface isohaline of 25. Sixty-six species in 41 genera of Bacillariophyta and 33 species in 19 genera of Pyrrophyta were identified, as well as 5 species in Chlorophyta and Chrysophyta. Karenia mikimotoi was the most dominant species, followed by Prorocentrum dentatum, Paralia sulcata, Pseudo-nitzschia delicatissima and Skeletonema costatum. A bloom of K. mikimotoi was observed in the stratified stations, where the water was characterized by low nitrate, low phosphate, low turbidity, and specific ranges of temperature(18–22 °C) and salinity(27–32). K.mikimotoi and P. dentatum accumulated densely in the upper layers along the isohaline of 25. S. costatum was distributed in the west of the isohaline of 20. Benthonic P. sulcata presented high abundance near the bottom,while spread upward at upwelling stations. CDW resulted in overt gradients of salinity, turbidity and nutritional condition, determining the spatial distribution of phytoplankton species. The restricted upwelling resulted in the upward transport of P. sulcata and exclusion of S. costatum, K. mikimotoi and P. dentatum. The results suggested that CDW and upwelling were of importance in regulating the structure and distribution of phytoplankton assemblage in the CE and the East China Sea.     

Paleoenvironmental implications of the guano phosphatic cementation on Dongdao Island in the South China Sea

The phosphatic cement in the bioclastic sediment sequence on the northeastern shore of Dongdao Island in the South China Sea was studied and its paleoenvironmental implications discussed. Petrological characteristics and major, trace, REE element data unequivocally supported the notion that phosphatization was closely associated with avian guano decomposition and leaching, whereas carbon and oxygen isotope results further revealed that meteoric water were involved in these processes. AMS ¹⁴C dates on the brown phosphate cements indicate that they were formed around 5700, 5000–5100 and 2900 yr BP, respectively. The multi-episodes of phosphatization very likely correspond to intermittent seabird occupation on this island — possibly reflecting Holocene sea-level oscillation and/or long term climate changes in the South China Sea that have controlled seabird habitat. The phosphate cementation, which occurs widely in tropical islands, may be another useful monitor for sea-level and/or paleoclimate changes.     

冬季中纬度海气相互作用与长江中下游汛期旱涝预测

中纬度海洋的热力状况对大气环流的维持和变化起着重要的作用,尤其在冬季。汛期的研究表明,冬季黑潮海域海表面水温(SST)与长江中下游和华北平原汛期降水有密切的关系(中国科学院大气物理研究所长期预报组,1978),夏季阿留申海域的SST异常与北太平洋上空大气环流场和后期秋季美国的气温和降水亦存在有意义的关系(Namias,1976)。赵永平(1986a;赵永平, McBean,1996)和Zhao and McBean(1989)曾用北太平洋海洋对大气加热场资料详细地分析了其时空分布特征,揭露了黑潮及邻近海域海洋异常加热对同期和后期半年至一年北半球大气环流的影响事实,并提出用海洋异常加热对同期和后期大气环流作用的反相性假说来进行解释。以上研究表明,冬季中纬度海洋异常加热与大气环流的异常和我国汛期旱涝之间存在一定的联系。 冬季黑潮和湾流海域是中纬度海洋的两个巨大热源,它们对同期和后期大气环流有重要影响。本文研究了冬季中纬度黑潮和湾流海域海洋异常加热对夏季副热带高压和中高纬度西风环流的影响,讨论了长江中下游汛期旱涝前期冬季和同期大气环流型。结果表明,冬季东亚和北美冷空气都强时,黑潮和湾流海域对大气异常多加热,夏季西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋减弱,中纬环流平直,形成长江中下游偏旱的环流形势；反之,西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋加强,中纬槽脊系统明显,形成长江中下游偏涝的环流场。本文还对可能的物理过程进行了讨论。