胶州湾悬浮颗粒现场剖面测量与结果分析

应用LISST-100现场激光粒度仪于2003年3月在胶州湾首次进行了悬浮颗粒剖面测量,获得了2个剖面的悬浮颗粒现场粒度分布光衰减资料。2个剖面的悬浮颗粒分布自上而下非常相似,颗粒平均大小多为38~74μm,其中1~20μm细颗粒组分所占的比重高。水柱表层悬浮颗粒略粗于底部悬浮颗粒,而且内湾悬浮颗粒比外湾粗。水柱近底层悬浮颗粒粒径同底质浮泥颗粒粒径大小相近,颗粒组成也非常相似。悬浮颗粒浓度自上而下逐渐增大,接近底部颗粒浓度急剧增高。根据现场测量数据可以马上对悬浮颗粒有效密度、颗粒沉降速率和通量做粗略估算。分析结果表明,光衰减系数同颗粒浓度显著相关,推断光衰减主要是由1~250μm悬浮颗粒的散射作用引起的,而<20μm的悬浮粒子对光衰减作用起着主要控制作用。光衰减系数与颗粒投影面积显著相关,表明颗粒投影面积可以作为遥感离水反射率的替代指标。     

遥感技术在我国海冰研究方面的进展

本文首先对遥感技术在我国海冰研究中的发展情况作了详细地论述,并介绍了几种常用于海冰研究的遥感数据;其次,从海冰厚度识别、海冰运动速度矢量计算、海冰资源量测算以及海冰灾害监测等四个方面,简单论述了遥感技术在海冰研究中的应用。最后,以渤海海冰为例,阐述了遥感技术的具体应用,同时指出了今后的发展方向。     

快速城镇化背景下的浙江省海岸带生态系统服务价值变化

从快速城镇化背景下土地利用变化的角度来分析浙江省海岸带生态系统服务价值(ESV)损益情况,将ESV的估算引入海岸带开发决策,对浙江省海岸带资源的可持续利用具有重要意义.以1990、2000、2010年遥感解译数据为基础,研究了快速城镇化背景下浙江省海岸带土地利用类型变化,并通过构建ESV估算模型,估算了1990~2010年间浙江省海岸带ESV变化.结果表明:1990~2010年间,由于城镇化速度不断加快,浙江省海岸带土地利用类型变化显著,主要表现为城镇建设用地大量增加,林地和耕地面积减少.期间浙江省海岸带ESV总量不断减少,从352.78亿元降至299.64亿元,降幅达15.06%.浙江省海岸带ESV空间分布不断由高价值区域向低价值区域转变.各土地利用类型价值系数(CS)均小于1,价值总量对价值系数弹性不大,所设置的ESV系数原始值较为合适.浙江省海岸带土地利用强度不断上升,其空间分布与ESV变化率空间分布具有一致性,无序增加的城镇建设用地占用林地和耕地而引起的土地利用结构转变是海岸带ESV不断减损的主要原因.     

东海渔山列岛浅海岩礁区大型消费者食源及营养级分析

采用碳氮稳定性同位素技术分析了东海渔山列岛浅海岩礁区生物的碳氮稳定性同位素比值,研究了浅海岩礁区14种初级生产者、61种消费者的营养级。结果表明,东海渔山列岛浅海岩礁区消费者的营养级(TL)变化范围为2.000—4.760,推断东海渔山列岛浅海岩礁区生物有4个营养级;初级生产者δ~(15)N值变化范围为2.75‰—6.85‰,消费者δ~(15)N值变化范围为4.57‰—13.39‰;通过对不同生物δ~(15)N值的比较发现,各类别生物间的δ~(15)N值差异高度显著(P0.01),短滨螺(Littorina brevicula)的δ~(15)N值最低(4.57‰),中国花鲈(Lateolabrax maculatum)和黑鲷(Acanthopagrus schlegelii)的δ~(15)N值最大,分别为11.87‰和13.39‰;单因素方差分析(One-Way ANOVA)表明4类食源间δ~(15)N和δ~(13)C值差异高度显著(P0.01);食源分析表明,鱼类的贡献范围(0.00%—7.09%)最小,初级生产者的贡献范围(27.05%—57.99%)最大;比较发现不同海域同一种生物体内富集的15N量也存在差异,这也从一个侧面反映出不同海域间生物的群落结构和稳定性存在差异。     

溶解无机态营养盐在渤海沉积物-海水界面交换通量研究

了解无机态营养严在渤海沉积物-海水界面交换速率、通量基控制因素,于2002-08-06~08-24,应用船基沉积物培养方法,现场测定了硅酸盐(SiO3-Si)、磷酸盐(PO4-P)和溶解无机氮(DIN)在沉积物-海水界面上的交换速率(νN)和交换通量(FN)。结果显示,νSiO3-Si变化范围为2 220~4 317μmol.m-2.d-1,平均为3 466μmol.m-2.d-1,νPO4-P为0.4~77μmol.m-2.d-1,平均为39μmol.m-2.d-1,νDIN为667~2 167μmol.m-2.d-1,平均为1 308μmol.m-2.d-1,其中NH4-N和NO3-N的贡献分别为48%和47%左右。进一步分析表明,νSiO3-Si主要由溶解和扩散2个过程控制,前者决定于沉积物黏土矿物含量和含水率,后者决定于营养盐浓度和温度。νPO4-P主要由在以黏土为主的细颗粒和氢氧化铁上的吸附-解吸和扩散过程控制,前者分别决定于沉积物粒度和上覆水中DO浓度,而后者决定于间隙水与上覆水之间的浓度差。结果表明,FSiO3为2.59×1013mmol,FPO4为2.95×1011mmol,FDIN/SE为8.62×1012mmol。这样,为维持夏季渤海初级生产力,沉积物交换过程可提供大约65%的SiO3-Si、12%的PO4-P和22%的DIN,远远高于以河流径流为主的陆源排放。     

基于底质类型变化监测的2005—2018年西沙永乐群岛珊瑚礁白化分析

在海洋环境变化和人类活动的双重影响下,我国珊瑚礁白化现象日趋严重,珊瑚礁健康状况、珊瑚种群数量和丰富度呈逐年下降的趋势。本文基于2005-2007年QuickBird卫星影像、2011-2012年QuickBird/WorldView-2卫星影像和2016-2018年GF-1/2卫星影像等3期高分辨率遥感数据,以西沙永乐群岛羚羊礁、中建岛等14个岛礁为研究区（以下统称永乐群岛）,利用支持向量机（support vector machine,SVM）分类方法结合人机交互信息提取方法完成了3期永乐群岛的珊瑚礁底质类型分类,并通过珊瑚礁底质类型变化分析了永乐群岛珊瑚礁白化特征。主要结论包括：（1）提出了一种珊瑚礁白化程度分级的方法,将永乐群岛白化状况分为轻度、中度、重度和严重白化4个等级,通过分析发现在监测时段内14个岛礁中有13个发生了不同程度的白化,其中10个发生了重度白化（白化率20%以上）,1个严重白化（羚羊礁,白化率为33.36%）;（2）根据监测数据统计,上述珊瑚岛礁的白化主要是由珊瑚丛生区白化引起的,2005-2018年永乐群岛珊瑚丛生区白化面积占总的发生白化区域面积的70.55%;（3）14个岛礁中只有甘泉岛的活珊瑚覆盖在逐渐增加,活珊瑚覆盖面积由2006年5月10日的87.13 hm²增加到2018年3月7日的107.80 hm²。     

中沙大环礁四种大型海藻的光生理特征比较及其对升温的响应*

生活于珊瑚礁区的大型海藻可以与珊瑚一起为礁栖生物提供食物和栖息地, 它们在维护珊瑚礁生态系统生物多样性中起着极为重要的作用。本论文比较研究了生活于我国南海中沙大环礁区4种优势海藻的生化组分、光合特征及其对海水升温的生理响应,其中厚膜藻(Grateloupia ellipitica)和粉枝藻(Liagora samaensis)为红藻, 钙扇藻(Udotea flabellum)和仙掌藻(Halimeda discoidea)为绿藻。结果显示, 与绿藻相比, 红藻藻体叶绿素(Chl a)和类胡萝卜素含量更低且含有藻胆素, 红藻的光补偿点(E_C)和呼吸速率(R_d)均显著低于绿藻。海水升温提高了4种海藻的光能利用效率(α)、E_C、R_d和日净光合固碳量; 同时, 升温还降低红藻的饱和光强(E_K)、提高绿藻的最大光合放氧速率(P_max)。结果还显示, 海水升温在光强较低时提高红藻的光合放氧速率, 光强较高时则降低其放氧速率; 升温也提高绿藻的光合放氧速率, 但光强变化对升温效应的影响不显著。基于4种海藻的光生理特征以及升温效应的种间差异性可见, 短时间升温(~4℃)有利于中沙大环礁区海藻的光合作用; 与绿藻相比, 该升温效应更有利于红藻。     

Bottom water temperature measurements in the South China Sea,eastern Indian Ocean and western Pacific Ocean

文章报道了一批新的海底底水温度(BWT)数据,其中南海(SCS)158个站位、东印度洋(EIO)30个站位及西太平洋(WPO)37个站位。基于这批新的BWT数据,获得南海和西太平洋海域底水温度与水深经验关系,可为地球物理和物理海洋提供准确、可靠的海底温度边界。这将有助于海底油气资源调查与评估。同时,这批实测数据表明:1)水深超过3500m的海域,其底水温度在南海约为2.47℃,比东印度洋(～1.34℃)和西太平洋(～1.60℃)稍微偏高。这与大洋传送带模式所预测的情况比较吻合。该模式认为:低温高盐的海水,从北大西洋格陵兰岛和冰岛附近海域下沉到深层,然后向南流动,再与南极洲周围海域的低温高盐海水一同向北进入印度洋和太平洋。而南海是一个相对比较封闭的热带边缘海,其内部海水与印度洋和菲律宾海交换有限,导致海水温度整体高于印度洋和太平洋。2)台西南盆地水深在2700～3000m的部分站位,其底水温高达约3.00℃,明显高于其周边同水深海域底水温度(平均值约为2.33℃)。这可能是台西南盆地海底水热活动导致的结果。3)在东印度洋和西太平洋水深超过4800m海域,底水温度随着水压增大稍有升高,其升高率分别为10.6mK·MPa~(-1)和12.0mK·MPa~(-1)。这与理论估算的深层底水绝热压力温度梯度范围较为吻合。这也意味着东印度洋和西太平洋深层底水,主要由绝热自压作用导致其温度随着深度的增大而升高。     

跨海大桥建设对胶州湾北部冬季结冰现象的影响

本文利用台站观测、卫星遥感以及专项调查等多种数据,综合分析了近年来胶州湾典型水文气象要素的变化特征及建桥前后水动力环境等的变化对冬季冰情的影响。结果显示,建桥以来冰情较重的年份冬季气温和年最低气温均处于近30年的低位,重冰期与年最低气温时段相吻合,且以跨海大桥为界,北部海湾结冰现象严重,而南部几乎无结冰。基于区域海洋水动力模型(ECOM)的模拟结果显示,跨海大桥建设可以从几个方面影响胶州湾北部海冰的生消,即大桥建设使胶州湾尤其是大桥北侧的水动力环境弱化,落潮时桥北侧水体堆积,涨潮时桥北侧向陆一侧水位减小;大桥对桥位南北1.5 km周围涨、落潮流场产生影响;流场的变化又使得悬浮物对流扩散和沉积物输运发生改变,大桥北侧局部区域水深变浅。     

近期长江大通至南京河段潮动力变化趋势与机制

近期长江感潮河段径、潮动力已然发生变化,但其变化机制与趋势有待进一步探讨。通过对长江大通至南京河段的野外调查,并分析了近40年来大通、芜湖和南京站水文资料,探讨了近期该河段的潮动力变化机制与趋势。结果表明:近年来长江大通至南京段潮动力有增强趋势。具体表现为相近径流量条件,潮差平均增大约10 cm,主要分潮振幅增加10%～30%,潮汐形态系数有减小趋势。引起上述变化的原因可能有:(1)近期感潮河段整体冲刷变深导致潮波上溯阻力减小;(2)口外潮汐动力增强以及海平面上升等使潮汐上溯能力增强。此外,长江流域修建了大量水库群,导致该河段径流量变化由自然因素主导变成自然与人为调控共同作用为主,从而影响了潮动力的相对强弱。