1970-2019年黄浦江上游年最高潮位变化及驱动因子

黄浦江年最高潮位变化关系到上海市的防洪安全,本文基于米市渡站1970－2019年年最高潮位、太湖流域降水量等数据,研究了近50 年来黄浦江上游年最高潮位的变化趋势和变异特性、发生频率变化以及潮位变化的驱动因子。结果表明：年最高潮位在1970－2019年总体呈显著上升趋势,上升幅度为81 cm,年均上升1.62 cm。1995年之后出现跳跃式的波动上升,1996－2002年相对1995年之前较大幅度上升,2003－2011年相比1996－2002年出现较明显下降,之后又较大幅度上升。随着潮位升高,各频率对应的最高潮位均较大幅度增加,升高幅度均达0.9 m以上,五十年一遇、百年一遇、千年一遇高潮位分别由1970年条件下的3.77 m、3.81 m、3.94 m升高到2019年条件下的4.71 m、4.75 m、4.92 m。与此同时,相同潮位下的重现期急剧减小,高潮位发生频率大幅度增加。分析认为,年最高潮位升高受气候变化和人类活动的综合影响,1970－1995年主要受降水量变化等气候因素的影响,1996－2019年主要受水利工程、台风频率增加等因素的影响,尤其是太湖流域太浦河等工程的修建起重要作用。     

岛屿海岸线自动化提取及其时空变迁研究——以大连市獐子岛为例

海岸带是受人类活动和全球海平面上升影响的敏感地带,海岸线的提取和监测是海岸带生态系统研究和社会管理的重要内容。本文在遥感和地理信息系统的支持下,以修正的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)为基础,结合遥感影像处理和直方图均衡化等技术,实现了大连市獐子岛1985—2016年海岸线的自动化提取。结果表明:(1)通过与三位专家目视解译的成果比对,本文提取海岸线的精度能满足后续研究的要求(相对误差分别为0.045%,0.032%和0.023%);(2)近30年来,獐子岛海岸线总体呈现蚀退趋势,岸线长度与岛屿面积分别呈现变短和变小的趋势,獐子岛(主岛)和大耗岛的岸线蚀退速率最大,褡裢岛次之,小耗岛最小;在人类活动较为密集的区域,海岸线呈现出较为强烈的增长趋势,海水养殖和圈海建坝是岸线增长的主要驱动力;(3)獐子岛海岸线具有显著的分形性质,分形维数随时间呈现增大的趋势,獐子岛(主岛)的分形维数最大,褡裢岛的分形维数最小。     

北极快速变化的生态环境响应

北冰洋由于其特殊的地理位置,成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋,从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库,但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素,使得上层营养盐相对亏损,部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退,尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势,但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势;伴随叶绿素极大层下移、北扩,以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中,除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外,硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏,而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。     

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。     

海口湾人工填海前后冲淤演变数值模拟

为了解近年的人工填海工程主要包括南海明珠项目、葫芦岛、秀英港扩建工程等人工填海工程对海口湾冲淤变化的影响,基于FVCOM海洋数值模型,对研究区人工填海前后潮流场、波浪场及冲淤变化进行了数值模拟。人工填海后,综合各条件下的冲淤情况,海口湾受潮流和波浪共同作用大部分区域处于淤积状态,年淤积量预测值为0.1~1.0m;白沙角等局部区域处于侵蚀状态,年冲刷量预测值为0.1~0.3m;受海口湾人工填海工程的影响,秀英港航道的水动力条件减弱,对通航条件改善有利,需加强航道的水深监测和定时的清淤工作;在南海明珠人工岛南侧波影区泥沙堆积会形成向海的舌状的突出体,其两侧海岸形成侵蚀后退带,需人工补沙等措施以保证岸线稳定。     

刘公岛海洋牧场底层海水溶解氧浓度的变化特征

由于缺乏长期观测资料,前人对山东半岛邻近海域海水溶解氧的时间变化和空间分布特征的研究较少。本文基于威海刘公岛海洋牧场于2016年7月20日至2017年3月14日期间,利用生态环境实时在线观测系统获得的底层海水的温度、盐度、水深、溶解氧数据,分析了该牧场海水溶解氧浓度的时间变化特征及其影响因素,并探讨了低氧灾害发生的可能性。结果表明在观测期间,该牧场海水溶解氧浓度以季节变化为主,冬季最大、夏季最小,其中2月份平均值最高,约为10.86mg/L,8月份平均值最低,约为5.91mg/L。同时海水溶解氧浓度也存在显著的小时变化和日变化,且变化幅度于8月份最大、3月份最小。影响海水溶解氧浓度变化的主要因素是海水温度,溶解氧浓度随着温度的季节性变化而变化。夏季,水体分层会使溶解氧浓度发生大幅度的降低,大风过程对于溶解氧浓度也有一定的影响,通过打破夏季的季节性温跃层使水体发生垂向混合从而为海底提供氧气,但大风过程之后的几天会出现溶解氧浓度降低的现象。本次研究发现刘公岛海洋牧场在观测期间不存在低氧现象。     

1988—2015年马六甲海峡岸线时空变化特征分析

基于Landsat遥感影像,建立1988年、2000年和2015年3个时期马六甲海峡两侧的岸线数据,并从岸线结构、岸线变化速率、海陆格局和岸线开发利用强度等方面分析1988—2000年、2000—2015年和1988—2015年不同时段区域陆体以及槟城港等12个主要港口区域的岸线时空变化特征。结果如下:岸线结构变化显著,人工岸线长度和比例急剧增加,港口区域逐渐从单一类型主导向多元结构转变;除个别港口外,两侧岸线均呈向海扩张状态,南北两岸的岸线平均变化速率分别为0.91m/a和1.20m/a;因海峡南岸沼泽广布、地势低平及海平面上升等原因,其岸线稳定性差于海峡北岸;岸线开发利用强度持续增强,并表现出明显的海峡北岸强于南岸的空间差异,以及北岸第一阶段增长快于第二阶段,南岸第一阶段增长慢于第二阶段的时间差异。马六甲海峡的交通运输功能是两岸岸线变化的主要驱动因素。本研究对认识马六甲海峡两岸及港口区域岸线的时空变化和发展特征有重要意义,对海峡及港口岸线的综合管理具有一定借鉴作用。     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

考洲洋海域水质季节变化及评价方法初步研究

文章于2018年1月（冬季）、4月（春季）、7月（夏季）、10月（秋季）对我国考洲洋海域海水中的溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、无机氮（DIN）、活性磷酸盐（DIP）4个主要海水水质因子进行了综合调查。结果表明,4个水质因子DIP、DIN、COD、DO的平均浓度由高到低的季节变化分别为：冬季（0.058 mg/L）、春季（0.046 mg/L）、夏季（0.009 mg/L）、秋季（0.006 mg/L）;冬季（0.465 mg/L）、春季（0.171 mg/L）、夏季（0.064 mg/L）、秋季（0.040 mg/L）;夏季（1.57 mg/L）、冬季（1.26 mg/L）、秋季（1.22 mg/L）、春季（0.89 mg/L）;冬季（11.70 mg/L）、夏季（7.41 mg/L）、秋季（7.36 mg/L）、春季（7.18 mg/L）。评价结果显示,春季和冬季主要超标因子为DIP和DIN,夏季超标因子为DIP,秋季水质因子均满足要求。同时,本研究利用单因子标准指数法、富营养化指数法和有机污染评价指数法对考洲洋地区水质状况进行评价并对其进行初步比较和分析,结果表明,3种方法在季节性变化上的评价结果基本一致（由高到低均为:冬季、春季、夏季、秋季）,然而,同一季节不同评价方法的超标站位比例不同（单因子指数法:冬季占100%,春季占80%,夏季占10%,秋季则无;富营养化指数法:冬季占90%,春季占70%,夏季和秋季均为无;有机污染指数评价法:冬季和春季均占80%,夏季和秋季均为无）,比较分析表明,3种评价方法具有不同的评价作用和适用性。     

中国近海生态环境变化的同位素示踪研究

同位素在确定物质来源、指示生物地球化学循环路径、定量生物地球化学过程速率等方面具有独特的优势,本文以近海生态环境变化研究中常用的稳定同位素（13C、15N、18O）和放射性核素（14C、234Th、232Th、230Th、228Th、210Po、210Pb、137Cs、226Ra、228Ra、224Ra、223Ra）为对象,介绍它们在揭示海洋有机质来源、食物网结构、水体缺氧机制、氮循环过程、颗粒动力学、海底地下水输入、有机地球化学过程、沉积年代学等方面的应用,侧重于总结我国近海生态环境研究中同位素示踪取得的进展。伴随着我国经济的发展,近百年来我国近海生态环境也发生了明显的变化,基于同位素示踪揭示的近海富营养化和沉积环境的演变规律表明,我国近海生态环境自20世纪50年代起经历持续的变化,特别是在过去20~30年时间里,近海生态环境的变化尤为剧烈,反映出人类活动是我国近海生态环境变化的主要驱动力。未来需要通过发展新的同位素技术及拓展更广泛的应用,围绕近海海洋生态环境变化的突出问题,重点揭示近海生态环境变化的响应特征、变化速率和作用机制,从而系统地掌握近海生态环境的时空变化规律。