基于自主创新的21世纪海上丝绸之路海洋业务化预报产品

2018年12月10日,受国际海洋学委员会西太分委会(IOC/WESTPAC)邀请,21世纪海上丝绸之路海洋业务化预报产品对外发布。该系统每天发布未来5天的海浪、水位、三维温度、盐度和海流预报,并提供预报数据的下载,可直接服务于海洋防灾减灾、海上航行安全、海洋生态系统保护、海岛海岸带综合管理、海洋搜救和蓝色经济发展等。     

渤、黄海生态环境模拟的参数敏感度空间差异分析

随着海洋生态系统模型的发展,生态变量增多,众多生物过程参数量值的确定成为制约生态环境模拟的瓶颈问题,生态系统结构区域性要求模型中的生态参数具有区域差异。为探究不同海区的关键参数及参数敏感度的空间差异,本研究在渤、黄海建立了ROMS-CoSiNE物理–生物耦合的高分辨率生态系统模型,并对13种生态参数的敏感度空间分布进行分析。结果表明:南黄海中部与渤海及近岸海域的敏感度差异较大。渤海敏感度最大的参数为决定光合速率的浮游植物P-I曲线初始斜率,其次为浮游动物捕食半饱和常数和浮游动物最大捕食率。而南黄海中部敏感度最大的参数为浮游动物最大捕食率,其次为浮游植物死亡率和浮游植物P-I曲线初始斜率。结合敏感度分布及浮游植物生物量收支得出,渤海水体透明度较南黄海偏低、浮游植物生长光限制较强,是引起浮游植物P-I曲线初始斜率敏感度在渤海高于黄海的主要原因。浮游动物最大捕食率及浮游植物死亡率的敏感度空间差异,受渤、黄海浮游植物生物量差异的影响,与生态系统中的高度非线性特征有关。     

北部湾典型海岛生态系统服务价值空间异质性对比研究

基于北部湾海域典型海岛高分1号数据,借助于CART决策树方法,获取了广西北部湾两个典型海岛的景观格局数据,并采用生态系统服务价值计量模型、空间自相关模型及地统计学中的变异函数模型对其生态系统服务价值进行了空间异质性分析。结果表明:团和岛单位面积生态系统服务价值是七星岛的1.08倍,但其变异系数低于七星岛;七星岛由于其地质背景为泥沙岛,景观格局受到人类活动以及自然环境的强烈干扰,趋向于复杂化和破碎化;而团和岛由于所处的外部环境以及自身的地质特征,景观格局呈现出整体斑块化分布状态;团和岛的景观格局主要受到结构性因素的控制,而七星岛则以随机性因素控制为主,选用变程和Moran’s指数来表征其复杂化和破碎化,来决定其优先开发时序,可对前者进行适当开发,而对后者适当进行生态保护;对受到结构性因素影响的岛屿在进行开发时,时序的识别选用变程和Moran’s指数来表征,若变程和Moran’s指数越小,说明海岛整体的景观分布格局趋向于复杂化和破碎化,反之生态系统较好,可进行优先开发。同时本文构建了北部湾海岛生态系统异质性评估与自然资源管理框架,并提出了海岛管理的建议与对策。     

基于多源遥感数据的区域生态系统服务价值年际动态监测 ——以中原城市群为例

通过对多源遥感数据在生态系统服务价值（ESV）遥感模型中的尺度效应分析,选择满足最佳空间分辨率和长时间序列的遥感数据,对中原城市群区域2001~2013年的ESV实现了逐年逐像元水平的动态监测。结果表明：该区应用于遥感模型输入数据的最适空间分辨率为30~1 000 m,相对于30 m尺度,其他尺度估算结果的相对偏差均小于0.4%;结合年际动态监测的需求,选择了MODIS数据产品（空间分辨率500 m,时间尺度1 a）作为遥感模型的最佳数据源;研究区ESV总值在研究期内整体上呈显著增长趋势,增速约为8.6亿元/a,但在持续增长过程中经历了3次波动,且表现得越来越剧烈;在空间上,研究区ESV多年均值呈现出明显的不均衡性,表现为从西南向东部递减的趋势。研究表明此方法简单易行,初步实现了区域ESV年际动态监测遥感模型的准业务化运行。     

生态系统服务弹性敏感性系数的合理性与决策属性探讨

在经济学弹性基本概念的基础之上,采用数学推导的方式重点探讨3种生态系统服务弹性敏感性评价模型的合理性与决策属性。研究结果表明：① Kreuter敏感性系数大小始终为0~1;在极限形式下,生态系统服务价值变率函数与Kreuter敏感性系数具有相同的数学表达式与值域;所以这两种敏感性评价模型把1作为是否敏感的评价标准并不合适。生态系统服务交叉敏感性系数不符合一般意义上的“交叉敏感性”的概念,并且其计算公式不符合弹性的基本定义。② 弹性敏感性计算方式适用于随机变量间的研究,不适用于具有确定性关系的变量;生态系统服务框架下的3种弹性敏感性系数均建立在具有确定性关系的生态系统服务价值计算公式的基础之上,导致其敏感性计算结果缺乏深层次的决策属性。     

海洋生态系统净生产力研究进展

海洋生态系统净生产力 （net ecosystem production,NEP） 表示总初级生产力 （gross primary production,GPP） 和呼吸作用 （respiration,R） 过程之间的差异,它对碳收支平衡、海洋生态系统营养状态乃至气候变化等研究具有十分重要的指示意义。影响海洋 NEP 的因素有细菌、浮游生物、温度、太阳辐射、海冰融化、水团迁移、富营养有机质排放以及海水酸化等。目前计算 NEP 的方法可分为实验培养测定及数据模型计算两种。溶解氧培养法及同位素标记法等是经典的培养测定方法,但存在误差较大且重现性较差等问题。数据模型计算即借助养分质量平衡、响应面模型、O2/Ar 示踪等方法,通过将现场实测数据和生物地球化学模型结合,进行高时间分辨率的连续性观测,这也是目前测算 NEP 的主流应用手段。然而,相较于发达国家,我国在 NEP 的研究设备、技术、测定方法等方面仍存在一定差距。今后的研究重点将是建立 NEP 指标与表征海洋环境、气候变化之间的耦合关系以及 NEP 测定方法的改进,这将有助于深入理解和探索全球变化背景下海洋生态系统响应机制及变化趋势。     

我国海洋功能区划的回顾性评价和新一轮编制建议

为完善我国海洋功能区划制度,提高海洋功能区划的编制和实施水平,促进其在我国海洋空间规划乃至国土空间规划中发挥应有作用,文章对我国现行海洋功能区划的实施情况进行回顾性评价,并对新一轮海洋功能区划的编制提出建议。研究结果表明:我国海洋功能区划法律地位高、管控范围广,现行海洋功能区划实施以来,通过建立定量目标管控体系、协调保障行业用海和保护海洋生态环境,对我国海洋经济和海洋生态环境的可持续发展做出巨大贡献;针对实施过程中存在的问题,新一轮海洋功能区划的编制应扩大海洋保护区的规模和种类、提高前瞻性和动态适应性、加强公众实质性参与以及完善技术体系。     

不同水位垂直流人工湿地中植物及微生物特征

利用4个连续进水的垂直流人工湿地,比较分析水位对污染物去除效果的影响,研究湿地中植物对氮磷去除的贡献,阐析湿地中脱氮功能菌数量的演变规律。3个湿地栽种黄花鸢尾,水位分别控制在19、51和84cm,另一个湿地不栽种植物,水位为51cm。结果表明,水位对氮和有机物的去除有显著影响(p<0.05),栽种植物的湿地中,51cm水位时总氮去除率(67.4%～79.2%)最高,19cm水位时氨氮(85.3%～93.0%)和COD(81.8%～92.9%)去除效果最好。试验中黄花鸢尾均生长良好,植物吸收对总氮(Total nitrogen,简称TN)和总磷(Total phosphorus,简称TP)去除的贡献分别为19.2%～27.3%和14.7%～19.2%;植物地上部分发挥更重要作用,其TN和TP含量及对TN和TP的吸收量均高于地下部分。湿地表层基质中3种脱氮功能菌数量均随运行时间的增加而显著提高,亚硝化细菌和硝化细菌数量分别为10~4～10~6和10~5～10~7 MPN/g,随水位升高而减少;反硝化细菌数量为10~3～10~6 MPN/g,随水位升高而增加。     

泛北冰洋浮游生态系统 对入流水和海冰变化的响应

泛北冰洋海区存在水温升高、入流水增加、海冰面积和厚度减少等不同于其他大洋的环境变化,其浮游生态系统对全球变暖的响应逐渐受到重视.入流水为北冰洋陆架海和海盆带来的大西洋和太平洋的浮游生物种类无法成功繁殖建立本地种群.随着入流水流量的增加,外来浮游生物种类的分布区域向北扩展,促进了浮游生物跨洋输送.由于大西洋入流水流量较大...     

纳米塑料和二氧化钛食相暴露对凡纳滨对虾血细胞功能及抗氧化系统的影响

纳米塑料和纳米金属氧化物粒子在不同领域的使用量日益增多,这些纳米材料进入水生系统可能带来的相关环境风险引起了人们的关注.本文通过食相暴露,分析了100 nm纳米聚苯乙烯(PS)和纳米二氧化钛(TiO2)暴露对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的血细胞功能和氧化还原平衡的干扰.实验组对虾分别投喂混有2...