渤海和南黄海沉积物中氨氧化微生物对硝化潜势的相对贡献

硝化作用是海洋氮循环的核心过程。作为硝化过程关键步骤的氨氧化过程的主要参与者,氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化作用的相对贡献是海洋氮循环关注的热点问题之一。本文选取渤海和南黄海20个站位的表层沉积物,通过微宇宙培养实验研究了沉积物中氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化潜势的相对贡献。结果表明,渤海和南黄海海域表层沉积物中潜在硝化速率(以氮计,下同)为0.0046~0.2831μmol/(g·d),其中氨氧化古菌潜在硝化速率为0.0043~0.2743μmol/(g·d),氨氧化细菌潜在硝化速率为0.0004~0.0560μmol/(g·d)。氨氧化古菌是硝化潜势的主要贡献者,在渤海海域的贡献率为59.79%~97.95%,在南黄海海域的贡献率为18.47%~94.26%。渤海海域潜在硝化速率显著高于南黄海海域。此外,本研究海域中盐度是影响潜在硝化速率的关键环境因子,对渤海海域的分析则表明越高的NO_(3)^(-)浓度可能指示着越高的硝化潜势。在河口及近海沉积物中,氨氧化古菌在硝化过程中起着更加重要的作用;河口和近岸沉积物硝化潜势总体高于远海。本研究为进一步认识近海海洋氮循环过程提供了参考依据。

近30年渤海水文和气象状况的长期变化及其相互关系

利用线性回归方法对渤海和北黄海西部沿岸 7个海洋站 1 965— 1 997年实测海洋表层水温和盐度及地面气温和降水等 4个水文气象要素的长期变化趋势作了分析 ,得出渤海在这 32年期间海表温度年变率为 0 .0 1 5℃ /a ,由此推算得出 32年升高 0 .48℃ ;海表盐度年变率为 0 .0 4 2 /a ,32年升高 1 .34;气温年变率为 0 .0 34℃ /a ,32年升高 1 .0 9℃ ;降水年变率为- 2 .73mm/a,32年减少 87mm。这 4个要素之间及其与厄尔尼诺指数之间的超前 /滞后线性回归分析表明 ,海温与气温的年际变化相关关系最密切 ,相关系数达到 76.5 % ,置信度高于0 .99。其次是盐度与降水 ,它们之间亦有良好关系。同年盐度和降水之间的相关系数为- 43.6% ,盐度落后降水一年时相关系数为 - 39.2 % ,置信度均高于 0 .95。由此可推知 ,盐度变化平均落后降水约半年。渤海水文气象状况变化与厄尔尼诺有一定关系 ,其中以降水与厄尔尼诺关系最密切 ,1 982— 1 983年厄尔尼诺期间渤海气温和水温较高 ,降水显著偏少且海水盐度显著偏高。

渤海底质沉积物粒度特征及输运趋势探讨

基于对渤海171个表层沉积物样品的粒度分析测试结果,使用Gao-Collins粒径趋势分析方法,研究了渤海底质沉积物的分布特征和输运趋势,结果表明:渤海粗粒级沉积物主要分布于辽东和渤中浅滩附近,在滦河口和黄河口也有零星分布;细粒级沉积物主要分布于渤海湾中部和南部,并呈条带状向辽东湾方向延伸;细粒级沉积物分选较粗粒级沉积物好,偏态系数较低;渤海细粒级沉积区为渤海的现代沉积中心,周边沉积物有向这个沉积中心汇聚的输运趋势。这种沉积物分布格局和输运趋势主要受潮流和渤海环流的控制。

渤海冬季海冰气候变异的成因分析

选取渤海冰情等级资料和大气环流74个指数逐月资料,分别建立不同尺度(年、半年、季和月)的累积值变量作为因子,研究该地区冰情年代际变化及冰情的气候成因,结果发现以1972年为分界把1932～2000年时期冰情的变化分为两个时段,前一时段为重冰情多发阶段,1972年以后转为轻冰情时段.影响渤海海冰冰情变化主要因子是太平洋副高.

辽东湾海冰资源量的遥感估算方法研究

文中提出了一种简单易行的海冰资源量遥感估算方法 ,包括提取海冰的结冰范围和反演冰厚分布。根据这种方法 ,利用 2 0 0 0年 1月 3 0日辽东湾NOAA AVHRR资料 ,进行了海冰资源量遥感估算的尝试 ,得到了当天的海冰厚度分布图和海冰资源总量的数据 ,进而讨论了估算结果的合理性。得出的主要结论是 :①NOAA AVHRR资料的第一通道数据可以用于进行海陆分离和冰水分离 ;②基于反照率与海冰厚度指数关系的冰厚反演公式 ,可以用于海冰厚度的遥感估算 ;③得到的海冰资源量遥感估算结果 ,基本上符合辽东湾海冰分布的实际情况 。

2000年夏季莱州湾主要观测要素的分布特征

在 2 0 0 0年夏季莱州湾加密大面调查资料的基础上 ,研究了莱州湾海域海水的温度、盐度、溶解氧、浊度、叶绿素、无机氮、磷酸盐和硅酸盐的分布特征 ,初步讨论了它们之间的相互关系。结果表明 ,莱州湾盐度值与以前相比有显著升高 ;叶绿素南部的高值区对应于溶解氧的低值区 ,温度的高值区 ;浊度受黄河径流的影响较大 ;无机氮西部浓度高 ,东部浓度低 ,且相差很大 ;浮游植物生长的限制因素东部与西部海域不同 ,东部为氮限制 ,而西部为磷限制。

渤海春季浮游细菌分布与生态环境因子的关系

研究了 1 999年 4～ 5月渤海水体浮游细菌分布与生态环境因子的关系。结果显示 ,渤海春季表层水体浮游细菌含量与水温和溶解性有机碳呈正相关 ,相关系数分别为 0 .6 0 1 (P<0 .0 1 )和0 .4 0 6 (P<0 .0 5 ) ,并与溶解氧含量呈负相关 ,相关系数为 0 .5 1 9(P<0 .0 1 ) ;底层水体浮游细菌含量与水温、溶解性有机碳 (dissolved organic carbon,DOC)、颗粒性有机碳 (particulate organic carbon,POC)和叶绿素 a含量呈正相关 ,相关系数分别为 0 .82 0 (P<0 .0 1 ) ,0 .6 6 1 (P<0 .0 1 ) ,0 .5 31 (P<0 .0 1 )和 0 .4 42 (P<0 .0 5 ) ,并与溶解氧含量呈负相关 ,相关系数为 0 .6 5 0 (P<0 .0 1 )。表明水温和DOC、POC含量是渤海水域浮游细菌含量的主要限制因子 ,而水体中的溶解氧 (dissolved oxygen,DO)

渤海湾西北岸牡蛎礁体对区域性构造活动与水动型海面变化的响应

渤海湾地区广泛分布的古海面标志物,为建立该地区的相对海面变化曲线提供了良好的基础。过去 20年来该地区已相继建立了一些相对海面变化曲线,但在讨论影响古海面标志物高程的因素时,未将构造活动与水动型海面变化及均衡作用对高程的贡献量加以区分。文章以该地区 7个点的古海面标志物及相关层位的高程测量与年代学测定结果,经与地区性预测海面变化曲线进行对比后,定量讨论了该地区海面变化(包括绝对海面变化与冰川、水均衡作用)与构造活动对古海面标志物高程的贡献;并以壳体的稳定同位素、地层记录与古地震研究资料讨论了牡蛎礁体在建礁过程中所记录的构造下沉。

近4万年渤海西岸海侵时古海面的现代标高对比研究

文章基于众多钻孔海相层中有孔虫、介形类等海相微体生物化石的组合特征恢复海水深度,重建了海侵最大时的古海面的现代标高。结果显示:40~28kaB.P.海侵,海面的现代标高最高可达-11^-5m;10~4kaB.P.海侵则为2~3m。后者同众多研究所认为的中全新世存在高海面,海面高度为2~3m的结论大致吻合,前者则与全球气候尚处在间冰阶,冰川部分消融,世界洋面处在-50m的大背景不协调。而辽东与山东半岛沿海众多钻孔揭示,40~28kaB.P.渤海地区并没有高于-50^-20m海面存在的证据。通过区域环境的综合分析,认为40~28kaB.P.渤海西岸的海侵,是早玉木冰期持续4~5万年之久的冰期低海面环境,这种特殊的环境使现代渤海西岸的大部分区域远离沉积环境,成为冲刷侵蚀区,这种效应叠加在冰期边缘海式构造下沉与弧后盆地性质的构造下沉背景之上造成区域性异常地面低洼;渤海西岸异常地面低洼在间冰阶全球趋暖,冰川型海侵的过程中形成的区域性强烈“视”海侵(指示当时海侵时海水深度很大,而不是海水的陆泛范围大)。

2000年夏末和翌年初冬渤海水文特征

利用2000年夏季和2001年冬季渤海两次CTD资料,系统分析了渤海冬、夏季温盐密度的分布特征,并揭示了渤海现有的水文特征与以往研究结果相比存在一些新现象,表现在:夏季在渤海海峡、辽东湾口和渤海湾口中部中、下层存在3个低温中心,在渤海中部则出现1个上下均匀一致的高温中心;冬季等温线以渤海海峡暖中心向西和向北两个方向伸入渤海,而从秦皇岛外海有一冷水舌向东南方向伸展,在渤海中部海域形成"马鞍状"等温线结构.冬、夏季渤海盐度比以往有显著升高,并明显高于北黄海西部,盐度分布势态表现为渤海湾高盐,渤海海峡低盐特征.密度分布表明:夏季渤海的密度流较强,并在中部可能存在多个密度流涡环;冬季渤海"马鞍状"温盐结构反映其环流结构要比以往研究结果复杂得多,黄海暖流(余脉)在渤海存在分支现象.利用模式对其进行密度流的诊断模拟,结果和实测温盐场符合较好.

渤海湾西北岸全新世介形类组合特征及海进海退旋回

距现代海岸 2 5km处的渤海湾西北岸宁河县兴坨H1孔 (孔深 2 8.0m)的介形类研究表明 ,可划分为 7个组合层段(自下而上 ) :Ⅰ 纯净小玻璃介组合 ( 2 8.0～ 16 .0m) ;Ⅱ 凹陷中华美花介 东台新单角介组合 ( 16 .0～ 9.0m) ;Ⅲ 东台新单角介 凹陷中华美花介 布氏威契曼介组合 ( 9.0～ 4 .5m) ;Ⅳ 凹陷中华美花介 丰满陈氏介组合 ( 4 .5～ 2 .5m) ;Ⅴ 丰满陈氏介 凹陷中华美花介组合 ( 2 .5～ 1.6m) ;Ⅵ 丰满陈氏介 滨海弯贝介组合 ( 1.6～ 0 .5m) ;Ⅶ 玛纳斯土星介 布氏土星介组合 ( 0 .5～ 0m)。通过对环境分析 ,认为渤海湾西北海岸自全新世以来古环境变化经历了一个完整的海侵序列 ,即自 16 .0m向上至地表 ,从海进到海退为一个完整的沉积旋回。

渤海冰-海洋耦合模式 I.模式和参数研究

在国内外冰-海洋耦合模式研究基础上,根据渤海水文、气象和冰情特点,以国家海洋环境预报中心的渤海海冰预报模式和POM海洋模式为基础,开发了一个冰-海洋耦合模式.在该耦合模式中,冰和海洋之间的动量和热量交换是双向的,冰厚和冰密集度的变化不仅由冰表面和冰底的热收支决定,还由开阔水的表面热收支决定.侧重阐述了耦合模式的动力和热力学过程的耦合,并对模式中一些热力参数进行了讨论.

气候因子对渤海冰情影响的统计分析

运用相关分析、偏相关分析等统计分析方法研究了北极涛动、北极海冰和西伯利亚高压等气候因子对渤海海冰年际变化的影响。统计表明西伯利亚高压是影响渤海海冰年际变化最重要的因子。秋季北极海冰密集度、冬季北极涛动与渤海冰情显著相关,它们可能通过影响西伯利亚高压的强度,从而影响渤海海冰的严重程度。利用回归分析得到渤海冰情等级与西伯利亚高压、西太平洋副高之间的统计关系,回归结果较好的反映了渤海冰情年际变化。

渤海湾西北岸埋藏牡蛎礁体中的壳体形态与沉积环境

渤海湾西北岸沿岸平原分布的众多埋藏牡蛎礁体中的壳体形态和泥沙沉积物特征是不尽相同的。不同礁体中的壳体形态有明显的区别,有些礁体中的壳体细窄,有些礁体中的壳体较宽厚;与此相对应,具有不同壳体形态的礁体中的沉积物颗粒和粘土含量也有明显的差别。文章分别对组成大吴庄和岭头两个礁体剖面的牡蛎壳体和泥质沉积物进行测量和分析,结果表明大吴庄礁体中壳体的重量随高度增长的速率大于岭头礁体中的壳体,而两个礁体中壳体的壳重随体积增长的速率大致相同;组成礁体的壳体形态与礁体的沉积环境有关,沉积物较细、粘土含量高时发育细窄的壳体,沉积物较粗、粘土含量低时发育宽厚的壳体。渤海湾西北岸地区埋藏牡蛎礁体中的壳体本身记录了其生长时的环境信息,可以通过分析礁体中的壳体形态来恢复礁体建礁过程中的沉积环境。

渤海冰-海洋耦合模式 Ⅱ.个例试验

以渤海1998～1999和2000～2001年度冬季的海冰发展过程为例，采用实时气象数值预报场作为大气强迫，利用渤海冰一海洋耦合模式模拟渤海整个冬季的海冰生消和演变以及渤海冰季冰-气、冰-水和气-水界面的热收支．模拟结果显示大气和海洋的热力效应对渤海的海冰发展非常重要，特别在海冰的冻结和融化阶段，海洋热通量在热力耦合中起着重要作用．模拟还显示了冰覆盖内部区域和冰外缘线附近不同的热力特征，分析讨论了冰区内和冰边缘两个特征点冰厚分布、界面热量收支和海表水温等．

渤海盐度长期变化特征及可能的主导因素

基于渤海沿岸葫芦岛、秦皇岛、塘沽和渤海海峡北部北隍城4个海洋观测站35a(1961～1996年)和渤海常规断面21a(1978～1999年)的盐度观测资料,分析了渤海盐度的年际和长期变化特征;比较1958年8月和2000年8月渤海盐度场,讨论了它们之间的本质差异,并对导致渤海盐度场变异的因素进行了初步探讨。结果显示近35a来全渤海平均盐度升高近2,渤海湾老黄河口附近海域盐度升高近10。2000年渤海的盐度已高于渤海海峡东侧北黄海的盐度。4个海洋观测站和断面站盐度观测值的时变曲线反映出明显的年际尺度变化。葫芦岛、秦皇岛和北隍城3个海洋观测站盐度观测资料的谱分析结果揭示,以上3个海洋站在12a频段均存在显著谱峰;另外,葫芦岛2.5,4和24a,秦皇岛3和24a,北隍城7和21a的谱峰也是显著的。基于年代平均淡水通量收支分析,认为黄河入海流量持续锐减是导致渤海盐度升高的主导原因。

渤海海冰外缘线候平均离岸距离的变化及其关键影响因子

以渤海海冰为研究对象,基于MODIS遥感数据,构建了辽东湾、渤海湾和莱州湾2001—2011年11个冬季的海冰外缘线离岸距离候平均时间序列,并对其年际和季节内变化特征进行了分析。研究表明,每年的海冰候平均离岸距离最大值通常发生在1和2月上旬,辽东湾最大值出现的时间比渤海湾和莱州湾晚,且具有发生时间越晚,该年度冬季冰情越重的特点。基于海冰离岸距离候平均时间序列,从季节内变化角度分析了影响渤海海冰的关键因子。结果指出,小的海区(渤海湾和莱州湾)的海冰对气温的响应更快,每候负积温是1个比候平均气温更好的预报因子;而大的海区(辽东湾)与1个月左右的前期气温因子相关更好;对3个海湾整体而言,前期副高面积、强度和脊线位置均与渤海海冰离岸距离呈明显负相关,海冰对副高面积的响应比其他副高指数更强、更快;500hPa位势高度的西风环流带上存在2个与渤海海冰距离呈明显负相关的关键区(东亚和西太),关键区的平均位势高度可以作为新的海冰预报因子。本文对这2个因子影响渤海海冰的机制进行了分析和解释。

渤海湾表层海水中浮游细菌群落随离岸距离的分布特征及其影响因素

为研究渤海湾近岸污染对远近岸海域微生态的影响,利用高通量测序技术,对渤海湾不同离岸距离的6个站位采集表层海水,进行浮游细菌群落结构分析,结合环境、空间因素探究影响其变化的主要因素。结果表明:研究区域存在环境因子的梯度变化,如氮营养盐在近岸高于远岸;细菌α-多样性在不同站位间差异不显著,但仍显示在近岸相对较高;细菌群落结构随离岸距离变化显著,γ-变形菌和拟杆菌在近岸显著富集,且与氮营养盐的含量有关;蓝细菌在远岸显著富集,且与氨氮、透明度、电导率有关;邻体矩阵主坐标单独解释部分对群落结构变异的贡献率最大(38.1%),说明可能存在尚未测量但具有空间结构的环境变量影响群落空间分布;结合功能预测的结果推测近岸区域的富营养与烃类污染等可能影响群落变化。本文从环境和空间影响两方面探讨了渤海湾不同离岸距离的海域浮游细菌群落结构变化,为研究渤海湾海洋生态及环境保护提供一定的参考。

基于遥感数据的渤海海冰面积提取订正模型研究

为了获取准确的海冰信息,利用高空间分辨率和高时间分辨率数据相结合的方法来测算海冰面积,在假设TM海冰面积是比较准确的前提下,用TM海冰面积来订正MODIS和NOAA/AVHRR海冰面积,以提高这两种高时间分辨率遥感资料对海冰面积的判别精度。选取2003年2月5日的TM、MODIS和NO-AA/AVHRR数据,在这3个图像上分别选择20个样本,然后进行了海冰面积的线性回归分析,得到的海冰面积提取订正模型。并分别以此两种模型为基础,对2002年12月8日至2003年2月26日和2005年2月1日至2月11日冬季渤海海冰面积进行修正,并将由MODIS和NOAA/AVHRR提取的海冰面积、用模型订正后和国家海洋环境预报中心给出的海冰面积做了详细的比较。结果表明:线性回归可以提高海冰信息的提取精度。此研究为海冰防灾减灾和海冰资源量估算提供依据。

离心转速对渤海灰白冰脱盐作用的实验研究

通过实验室离心实验,研究了离心转速对渤海灰白冰脱盐、脱盐效果以及主要超标水质参数的影响.实验结果表明,在实验条件相同的情况下,离心转速的变化对灰白冰的脱盐、脱盐效果均有显著影响.离心转速达到2000r/min左右时,脱盐冰的全盐量基本降到标准要求.实验中,灰白冰的离心脱盐率保持在较高的水平,一般可达80%～90%以上,在3000～4000r/min离心转速时,渤海灰白冰脱盐率最大,可达到90 96%.离心转速的变化对灰白冰中主要超标物质的去除有不同程度的影响,其中硫酸盐含量变化幅度最大,下降了73 19%～96 52%;盐度也有较大程度的降低,但降低幅度小于硫酸盐,降幅在71 86%～93 55%之间.pH值没有发生恶化,保持在7 5左右.因此,离心转速是渤海灰白冰离心脱盐过程中的主要控制性因子之一.渤海灰白冰经过实验室离心脱盐后,全盐量等各项水质指标均可达到工农业生产和人们生活用水的指标要求.