Resolving physically and biologically driven suspended particulate matter dynamics in a tidal basin with a distribution-based model

Understanding suspended particulate matter (SPM) dynamics in coastal waters is crucial to assess changes in coastal sediment budgets and biogeochemical fluxes. SPM dynamics are subject to various physical and biological factors and processes such as, e.g. tidal currents and aggregation which can be enhanced by extracellular polymeric substances (EPS) that are produced by algae and bacteria. It is still unclear how the different factors and processes interact and together determine SPM dynamics. To unravel the interacting processes and factors, we propose a new distribution-based modeling approach. Based on the derivation of explicit equations for size distribution characteristics of SPM such as the average radius, we derived a model of reduced complexity characterized by low initialization and parameterization effort as well as low computational cost. The proposed 0D model includes the processes of aggregation and fragmentation due to shear, aggregation due to differential settling, deposition, resuspension and tidal exchange, and describes the evolution of the SPM concentration in the water column linked by the settling velocity to the change of the mass average radius of the aggregate distribution. A systematic parameter variation for critical bottom shear stress of erosion, the size of resuspended aggregates, the fractal dimension, the collision efficiency, and the aggregate strength has been performed and compared to observations in the back-barrier basin of Spiekeroog Island in the German Wadden Sea. This analysis confirms the hypothesis that in winter biological influences on SPM dynamics are smaller compared to summer. This is mainly reflected by a significant shift in the various parameters. We hence conclude that biological control mechanisms have a much more quantitative relevance for SPM dynamics than currently represented by state-of-the-art SPM transport models.     

南海东部深海沉积中的孢粉研究及其古环境意义

通过对南海东部 149 站深海柱状剖面的孢粉、藻类研究,根据孢粉成分的变化将该孔沉积层从下至上划分为 4 个孢粉组合带.1 带:Pinus-Quercus(常绿)-Umbellferae-Gramineae-Pteris 孢粉带(407～270cm);2 带:Dacrydium-Quercus-Cyathea-Pinus-Polypodiaceae 孢粉带(270～105 cm);3 带:Pinus-Polypodiaceae-Quercus(常绿)-Pteridium 孢粉带(105～30 cm);4 带:Gleditsia-Cyathea-Pinus-Polypodiaceae 孢粉带(30～0 cm).并相应恢复了南海东部 7.5 万 a 以来 4 个植被、气候、古环境演替阶段:热带北缘半常绿季雨林、热带季雨林、热带北缘半常绿季雨林和热带季雨林.结合氧同位素测年资料,对 149 站柱状地层时代作了划分.     

南海北部海区软骨鱼类种类组成和资源密度分布

根据2006～2007年南海北部海区4季的调查资料,分析该海区软骨鱼类的种类组成和资源密度的分布．结果表明,软骨鱼类有32种,分隶于9目17科,优势种为斑鳐、曾氏兔银鲛、褐黄扁缸、橙黄鲨;渔获率D断面最高（10．19kg／h）,B断面最低（4．52kg／h）;渔获率有明显的季节变动,夏季最高（12．16kg／h）,秋季最低（3．71kg／h）,平均渔获率为7．05kg／h;密集分布于180m和140m水深处;其年均资源密度为94．00kg／km^2．文中并讨论合理利用和保护该类群的措施．     

南海南部断裂的分形研究

分形几何作为定量描述自然界中复杂非线性现象的强有力工具,将其应用于南海南部断裂体系的研究中,通过数盒子法计算了断裂分布的分维值。研究结果表明这种方法是可行的,断裂分布的分维值能有效地描述断裂的空间分布特征。南海南部断裂体系在标度区间25～250km内具有很好的统计自相似性,全部断裂的分维值为1．6601,北东向断裂的为1．3875,北西向断裂的为1．2693。根据断裂分维等值线,沿西南海盆扩张轴,两侧断裂呈对称展布;北东向的与北西向的在空间上有一定的互补性,这反映了两组断裂在发育过程中的相互制约性。结合南海的构造演化及南海南部油气盆地的分布,初步探讨了断裂分形特征与南海的构造演化及断裂分形特征与油气盆地分布之间的关系。     

闽东沿岸2004～2006年浮游植物生态特征研究

根据闽东海洋环境监测中心2004年-2006年阂东沿岸生态调查的资料,分析和研究了闽东沿岸浮游植物的生态特征．共鉴定出浮游植物的种类3个门39属共134种,其中硅藻门的种类占总种数的80％,为该调查海域主要门类．主要优势种是中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、旋链角毛藻（Chaetoceros curvisetus）、尖刺拟菱形藻（Pseudo—nitzschia pungens）和丹麦细柱藻（Leptocylindrus danicus）等．浮游植物的丰度分布,呈现由调查海域东北侧向西南侧、由近岸向远岸减少的空间特征,夏季高、春季低的季节变化特点,并且有逐年减少的年际变化趋势．本调查海域浮游植物多样性指数较高,群落较稳定．     

北赤道流分叉点及南海北部环流的研究进展

介绍了北赤道流分叉点、南海北部环流的一些研究成果,并就黑潮对南海的影响所作的研究进行了回顾.北赤道流分叉点的位置对于北赤道流系水体疏运变化及在黑潮和MC之间水体、热量、盐度输运的分配中起着重要的作用.北赤道流分叉点位置约在14.6°N上,分叉点位置随深度增加而北移.分叉点有明显的季节变化和年际变化,在春、夏季向南移动,而在秋、冬季则向北移动.年际变化与ENSO现象相关紧密,在El Nio事件NEC分叉纬度处于最北端,在La Nio事件处于最南端.对于分叉点位置的定量化研究,仍然需要更多的观测结果进行研究.季风和黑潮是影响南海北部环流的两种主要因素.南海北部上层流场主要由广东沿岸流、黑潮入侵流套、东沙海流、南海暖流和吕宋海流组成.除海盆、次海盆尺度环流外,受季风、黑潮和地形等因素的影响,南海表现出多涡结构.通过近些年的卫星观测和数值模拟的结果,人们对南海中尺度涡的认识大大加深,但要想模拟出风应力形成涡的机制,还需要提高风场和模式的分辨率.由于观测资料的限制,对南海流场的垂直结构、以及春-秋季季风转相时期的流场结构等还研究得较少.吕宋海峡水交换是西太平洋对南海影响的主要途径.黑潮在吕宋海峡附近的形变一直是有争议的热点问题,目前对于黑潮入侵有3种观点:(1) 认为黑潮经过吕宋海峡形成流套结构,并分离出中尺度涡影响南海流场、水团结构;(2) 认为黑潮有一直接分支分离出来进入南海形成黑潮分支;(3) 认为吕宋海峡水交换不属于以上两种情况,西太平洋对南海的水团输送另有机制.北赤道流分叉点在对黑潮的水体、热量、盐度输运的分配中起着重要的作用,黑潮对南海北部环流的影响可能与NEC的分叉点位置有关,但目前对NEC的分叉点位置与南海北部环流相关性的研究甚少.最后提出了对未来加强该方面研究的一些展望.     

南海北部C4站柱状沉积中的孢粉组合及其古环境意义

对南海北部C4站柱状沉积剖面进行了高分辨率孢粉、藻类成分的分析和研究,同时测定了部分样品的AMS14C年代,划分了该站柱状沉积物地层时代,相应恢复了南海北部9 800 a B P以来植被、气候、环境的3个演替阶段.南海北部C4站从下至上可划分成3个孢粉组合带,依次为:1带(258～194 cm):以Pinus-Quercus(常绿)-Polypodiaceae-Pterdium-Pteris-Dicranopteris-Adiantum为主孢粉带;2带(194～94 cm):以Pinus-Quercus(常绿)-Pteridium-Polypodiaceae-Microlepia-Dicranopteris为主孢粉带;3带(94～4 cm):以Pinus-Pteridium-Polypodiaceae-Quercus(常绿)-Microlepia-Dicranopteris为主孢粉带.与3个孢粉带相对应的古植被阶段依次为:伴有针叶树的常绿阔叶、落叶阔叶混交林,热带半常绿季雨林,热带常绿阔叶、落叶阔叶混交林,与周边地区的植被演替相一致.由此可见,研究区经历了全新世早期气候转暖,中期气候炎热、干湿季明显、海平面上升以及晚期气候暖热、湿润3个古环境演变阶段.     

莱州湾南岸海水入侵现状评价

根据莱州湾南岸海水入侵区地下水水质特点,将海水入侵等级划分为4级。同时,选取Cl^-,矿化度,SO4^2-,rHCO3^-/rCl^-,K^-等指标作为评价因子,并分别确定了这5项指标的等级划分范围。然后,运用模糊数学的综合评判方法,对研究区内海水入侵现状做出评价。     

长江口及邻近海域表层沉积物中重金属元素含量分布及其影响因素

根据2003和2006年长江口及邻近海域表层沉积物样品的粒度组成和元素铬、铜、镍、铅、锌、铝、钙和锶的含量,分析了重金属元素含量的分布特征,探讨了含量的变化趋势及其对人类活动的响应。自2003年三峡工程一期蓄水完成到2006年6月,长江输沙量逐年减少,长江口海域沉积物中黏土的百分含量明显增加,但是沉积物分布的总体格局并没有发生明显的变化。重金属元素大多在泥质区沉积物中富集,高值区沿岸线呈带状分布,在最大浑浊带和口外羽状锋处达到峰值。在长江大量物质输入的背景下,研究区沉积物中重金属元素含量相对其他类似河口较低。河流的陆源颗粒输入、水动力条件、细颗粒物质的吸附以及絮凝作用是控制沉积物中重金属元素含量分布的主要因素,氧化还原条件也对重金属元素含量变化有一定的影响。人类活动(重大工程的建设和人为污染)对长江口外泥质区中重金属元素含量有重要影响,尤其对铅和锌的含量及其分布的影响显著。自2003年三峡工程一期蓄水以来,长江口海域表层沉积物中重金属元素沉积机制未有明显的变化,但是重金属元素含量有逐渐降低的趋势。