基于连续观测的黄海冷水团西冷核水文生态环境的秋初变动过程

基于2020年9月1—16日的ADCP、CTD及温度链的现场连续观测数据,研究了黄海冷水团西冷核在秋季初期的水文和生态变动过程。结果表明,该海域在秋初的水文要素垂向分布仍为典型的夏季特征,自9月11日受大风事件与大潮的综合影响,水体垂向混合增强,溶解氧和次表层叶绿素最大值所在深度升高,分布范围变窄。回波强度可以反映浮游动物丰度情况,水体层化结构的改变影响了浮游动物昼夜迁移过程中的生物量变化。研究表明,黄海冷水团西冷核的秋初变动会改变当地水体的层化结构与水文状态,对黄海生态系统产生重要的影响。

海洋酸化与水体净碳酸钙形成/溶解的关系-以黄海冷水团为例

综述了黄海冷水团海洋酸化研究的进展。利用2011年、2013年和2017年在北黄海月际调查获取的碳酸盐体系数据,研究得出,北黄海冷水团的净钙化作用速率与底层水体的文石型碳酸钙饱和度正相关,而北黄海冷水团净碳酸钙生产与净碳酸钙溶解之间的临界阈值是文石型碳酸钙饱和度降至1.5~1.6。这是在中国近海首次建立起水体碳化学参数与碳酸钙过程之间的半定量关系,所确定的动物群落净钙化与净的碳酸钙溶解之间的水化学阈值对我国后续的海洋酸化监测与生态效应评估工作有一定借鉴意义。采用这一阈值,结合国家海洋局北海环境监测中心于1977年至2016年期间在北黄海西侧季节性调查断面获取的实测数据,发现北黄海冷水团的季节性酸化现象已于20世纪末开始威胁底栖贝类的净钙化作用(以秋季的平均文石型碳酸钙饱和度频繁低于1.5为标志),在2010年以后更是发生夏秋两季的海水酸化都严重威胁底栖贝类的情况(即文石型碳酸钙饱和度都低于1.5)。这说明,在我国一些近海海域部署海洋酸化相关的防灾减灾措施的需求已经十分迫切。

黄海冷水团演变过程及其与邻近水团关系的分析

黄海冷水团是出现在黄海的一种独特的水文现象.文中利用覆盖整个黄海的GDEM三维水温资料,结合近期一些大型调查所获得的有关观测研究结果,首先较系统地分析了黄海冷水团的形成和演变过程,并对冷水团3个冷中心的季节演变提出了一些与前不同的认识.同时,通过对黄海冷水团形成、发展和消亡与该海域温跃层演变关系的分析,进一步揭示了黄海冷水团演变的机理.然后,探讨了黄海冷水团演变过程中与青岛和仁川东南海域冷水团以及东海北部底层冷水的关系.分析表明,在黄海冷水团发展的鼎盛时期,青岛冷水团和仁川东南海域冷水团以及东海北部底层冷水皆包络其中.

应用PCR-DGGE技术分析黄海冷水团海域的细菌群落组成

利用PCR-DGGE技术对2个季节（2006-04和2006-10）的黄海冷水团海域的细菌群落组成和优势菌群进行了分析.通过软件Glyko Bandscan分析DGGE图谱,4月份所有站位的条带数相近（约17条）,多样性丰富;10月份,在冷水团范围以内站位的条带约16条,其多样性也较丰富;而在冷水团范围以外站位的条带少（约12条）,其多样性较低.细菌16S rDNA V3区特征片段经DGGE分离、条带切割,共得到24条条带,克隆、测序后,进行系统进化分析,结果显示这24条带分别归属于2个细菌类群：变形细菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroides）.在24条序列中有16条分别与变形细菌亚群的γ-和δ-Proteobacteria相似,有5条与拟杆菌门相似.时空分析发现,4月份所有站位水体（海水温度为7-12℃）的细菌群落组成和10月份（冷水团存在期）冷水团内部水体（海水温度低于10℃）的细菌群落组成相同（都包括γ-Proteobacteria、δ-Proteobacteria和Bacteroides）,与10月份冷水团外部水体（海水温度大于19℃）的（包括γ-Proteobacteria和Bacteroides）不同.优势菌群也存在同样的分布特点,4月份所有站位水体的优势菌群与10月份冷水团内部水体的优势菌群也相同（都是γ-Proteobacteria）,而10月份冷水团外部水体不同的站位优势菌群不同.该海域细菌群落组成和优势菌群的分布特点,可能与冷水团的形成有一定的相关性.

北黄海冷水团温、盐多年变化特征及影响因素

基于1976～1999年的海洋调查资料，主要研究了北黄海冷水团温、盐的多年变化特征，并结合该时间区间内黄河径流量及海洋站的气温、风速等资料探讨影响北黄海冷水团温、盐变化的因素．结果表明，北黄海冷水团在这24a间温度稍呈上升趋势（0．005℃／a），盐度升降趋势则不明显．其温度主要受冬季气温影响，黑潮现象会使温度变异．盐度主要受黄海暖流、渤海热通量、海域冬季大风的共同作用；黄河径流量可能不是影响北黄海冷水团盐度变化的主要因素，但其径流量的大幅度变化也会影响北黄海冷水团的盐度变化趋势．

北黄海冷水团季节变化特征分析

利用2006—2007年春、夏、秋、冬4个航次的CTD数据,对北黄海冷水团的季节变化及其消长过程进行了分析。结果显示:春季,冷水团特征开始出现,6℃冷水占据了调查区域的1/3,冷水团中心的盐度值大于32psu。成山头以东的高盐水舌主轴从冬季的124°E西移至123.3°E处;夏季,北黄海冷水团特征最为明显,核心温度约6℃,盐度高于32psu,盘踞在50m等深线以深的深槽中,温、盐呈现明显的双峰结构。与前人的结果相比,本文低温中心的位置偏东;秋季,北黄海冷水团强度减弱,但仍存在2个低温中心,并且高盐中心位于38.5°N,122.5°E附近;在垂直方向上,冷水团与上层水之间以温跃层为分界:温跃层春季时形成,位于20～30m;夏季达到最强,跃层在10～20m;秋季减弱,跃层深度降至30～40m;至冬季温跃层完全消失。

南黄海冷水团海域溶解氧和叶绿素最大现象值及营养盐累积的季节演变

基于2006—2007年在南黄海冷水团海域开展的4个季度月的调查资料,重点研究了该海域溶解氧(DO)、叶绿素a(Chl a)最大值现象和营养盐累积的季节演变规律。结果表明:春至秋季黄海冷水团海域DO和Chl a最大值层深度具有先加深后变浅的趋势,出现最大值层的海域面积呈现出先增大后缩小的变化过程,DO和Chl a最大值层的深度及面积在夏季均达到最大,至冬季DO和Chl a最大值现象消失;夏季冷水团海域深水区DO最大值处的氧含量整体高于春季,而冷水团边界附近氧最大值处的氧含量整体低于春季;春至秋季冷水域深水区次表层Chl a最大值处的Chl a含量先降低后升高,于夏季时最低,入秋后开始升高,而一年四季中冷水域边界附近Chl a最大值处的Chl a含量却在夏季时最高,而且显著高于深水区。黄海冷水团海域的底层营养盐储库具有一定的空间异质性,冷水域底层通常分别在深水区和西部边界处存在营养盐高值核心,其中位于深水区的高值核心位置季节变化不明显,而位于冷水域西部边界附近的高值核心位置则呈现出自春季至夏季向西移动、入秋后又向东部移动的季节变化特征。水文物理因素和生物化学过程对DO、Chl a最大值及营养盐储库的季节演变具有重要的调控作用。

黄海冷水团及周边海域夏初小型底栖动物现存量及空间分布研究

2007年6月经由专项航次对黄海冷水团及邻近海域共48个站位(北黄海17个,南黄海31个)的小型底栖动物组成、丰度和生物量及沉积环境进行了研究。所调查站位的小型底栖动物平均丰度达(2195±1599)ind/10cm2,平均生物量为(1843±1291)μgdwt/10cm2,冷水团内的平均丰度较冷水团外站位低约25%,生物量低约18%。北黄海的小型底栖动物现存量是南黄海的2倍多,平均丰度分别为(3410±1578)ind/10cm2和(1529±1121)ind/10cm2,平均生物量分别为(2766±1344)μgdwt/10cm2和(1336±901)μgdwt/10cm2。在分选出的18个小型底栖动物类群中,线虫在丰度上平均达总量的87.9%,其他依次为桡足类(5.9%)、甲壳类幼体(2.9%)、多毛类(1.3%)和动吻类(1.2%)。而生物量上的贡献依次为线虫(42%)、多毛类(22%)、桡足类(13%)和甲壳类幼体(12%)等。在垂直分布上,79%的小型底栖动物分布在0—2cm沉积物表层,17%分布于2—5cm次表层,底层5—8cm仅占4%。统计分析显示,小型底栖动物丰度和生物量与沉积物叶绿素a含量呈极显著正相关,与水深、沉积物有机质含量、中值粒径呈显著或极显著负相关,而生物量与沉积物(粉砂+粘土)含量呈显著负相关。研究表明,黄海沉积物中有机质含量总体上呈近岸低、中央冷水团高的特点,可能与夏季环状流形成的海水涡旋有关。本研究在北黄海所获小型底栖动物现存量系中国海域同类研究的最高值,黄海的小型底栖动物高现存量区域与传统的高生产力区域一致。研究还发现,自长江口向东北方向分布的小型底栖动物现存量较周边海区为高,该路径与长江冲淡水向黄海的扩展路线一致,这可能是由于长江淡水带来丰富的营养盐,提供了较充足的食物所致。

浮游细菌在黄海冷水团中的分布

采用荧光显微镜直接计数和分级培养的方法对黄海冷水团水域的浮游细菌分布及其摄食压力来源进行了研究,结果表明:在所研究水域聚球(Synechococcusspp.)蓝细菌生物量的变化是0.78～33.49mgCm3(平均为6.26mgCm3,n=197),最高值是最低值的40多倍;异养细菌生物量的变化是1.58～21.25mgCm3(平均为5.79mgCm3,n=197),最高值是最低值的13倍。在垂直方向上聚球蓝细菌生物量表现为中层>表层>底层,异样细菌生物量表现为表层>中层>底层。聚球蓝细菌对浮游植物总生物量的贡献(CBPB)为2%～99%(平均为42.5%),而异养细菌生物量与浮游植物生物量的比值为0.05～6.37(平均为0.85)。在浮游细菌的昼夜变化中,聚球蓝细菌的最高值是最低值的8.8倍,异养细菌最高值是最低值的2.8倍,但二者的昼夜变化规律不明显。浮游细菌的分布与水温和盐度变化基本一致,且浮游细菌生物量最低值出现在冷水团水域。另外在冷水团区域聚球蓝细菌的主要摄食者是小型浮游动物(Microzooplankton,20～200μm),摄食率约为0.20～0.42d。

黄海冷水团水域浮游植物群落粒级结构的季节变化

根据2006—2007年度4个季节航次的实测资料,分析了黄海冷水团水域浮游植物叶绿素及其粒级结构的时空分布特征及季节变化规律,结果表明,在研究海域30 m以浅叶绿素总量的平均含量从高到低的顺序为:春季的(1.01 mg/m3)、夏季的(0.81 mg/m3)、秋季(0.72 mg/m3)、冬季(0.68 mg/m3);在叶绿素浓度大于1 mg/m3和小于1 mg/m3的区域浮游植物粒级结构差异较大,在整个研究海域,粒径较小的微型和微微型浮游植物对总生物量的贡献始终占主导(>65%),粒径较大的小型浮游植物在冬季和春季贡献率相对较高;从季节尺度看,浮游植物的平均粒级指数从大到小的顺序为:春季的(15.47μm),冬季的(11.08μm),秋季的(8.61μm),夏季的(6.52μm);尽管不同季节水文和化学环境差异显著,但是不同粒径浮游植物的贡献率随总生物量的变化表现出一致性的规律。对环境因子与叶绿素分布的相关分析表明,浮游植物的生长在夏季主要受到营养盐来源的限制,冬季主要受到水体混合引起的光照限制,秋季可能受到磷酸盐和水体混合的共同限制。浮游植物粒级结构的分布格局主要是由各组分在不同环境中的资源竞争优势决定的。

黄海冷水团邻近海域浮游植物的昼夜垂直变化

于2006-10-19至20日在黄海南部海域进行定点（123°30’E，33°00’N）采样观测，用Utermǒhl方法分析了浮游植物群集的垂直分布时间序列变化。研究结果表明：铁氏束毛藻（Trichodesmium thiebautii Gomont）为最优势种，其他优势种依次为具槽帕拉藻（Paralia sulcata（Ehrenberg）Cleve）、圆海链藻（ThalaSsiosira rotula Meunier）、菱形海线藻（Thalassionema nitzs-chioides Grunow）和佛氏海线藻（Thalassionema frauenfeldii Grunow）。硅藻在物种丰富度上占优势。调查期浮游植物细胞丰度介于（1．111-2042．889）cells mL^-1，平均值为192．756 cells mL^-1。浮游植物细胞丰度垂直分布特征是表层水体最高，10m层迅速降低，底层最低。浮游植物细胞丰度随时间具有一定的波动，10月19日12：00和10月20日0：00在表、底层水体各出现2个细胞丰度峰值，10m层的2个峰值比表、底层均滞后3h。调查期浮游植物群集各层差异明显。

黄海冷水团的变化特征

本文根据1957—1967,1972—1973和1975—1985这24年的温、盐度资料,利用“相似系数”法分析了夏季(8月)黄海冷水团分布范围、低温中心、体积和温、盐特性的多年变化。结果表明,黄海冷水团的分布范围具有比较明显的年间变化,强年的“相对体积”约为弱年的2.2倍。黄海冷水团的温、盐性质比较稳定,多年最大变幅分别为7.7℃和2.58‰。三个低温中心温、盐度的多年变幅,盐度以北黄海低温中心为最大(约1‰),温度以南黄海西侧低温中心最显著(3.51℃);而南黄海东侧低温中心温、盐度的变幅最小,分别为1.58℃和0.63‰。

北黄海冷水团温度年际变化研究

本文基于1976—2006年国家标准断面(大连—成山头)调查资料,结合ECMWF气温、风速以及辐射等再分析资料,研究了北黄海冷水团的低温中心以及北部锋面的年际变化规律,并对其与气候年际变化信号的关系做了相关性分析以及EOF分析,研究了影响北黄海冷水团的诸多因素。研究结果表明,北黄海冷水团及其北部锋面强度存在明显的年际变化特征,北黄海冷水团中心最低温度具有升温趋势,北部锋面强度具有减弱趋势。分析发现,前冬海温,当地气温,经向风场以及辐射通量都对来年北黄海冷水团的强度存在影响,东亚冬季风的年际变异是影响北黄海冷水团温度年际变化的主要机制,El Nio、La Nia事件成熟期滞后于北黄海冷水团最低温度的相对低值、高值出现,ENSO通过与东亚冬季风的相互作用与北黄海冷水团相联系。

夏季南黄海冷水团及其周边海域小型底栖动物类群组成与分布

对2011年6月南黄海冷水团及其周边海域23个站位的小型底栖动物类群组成、丰度、生物量和空间分布及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明,调查海域共鉴定出小型底栖动物20个类群,平均丰度为(1194±873)个/10 cm^2,平均生物量为(881±669)μg干重/10 cm^2,其中自由生活海洋线虫是绝对优势类群,占小型底栖动物总丰度的89.7%,其次为底栖桡足类(5.5%)、甲壳类幼体(1.8%)、多毛类(1.2%);对生物量的贡献上依次为海洋线虫(49.0%)、多毛类(22.9%)、桡足类(13.9%)、介形类(7.8%)、涡虫(2.0%)。在垂直分布上,79.1%的小型底栖动物分布在沉积物0—2 cm的表层,16.4%分布在2—5 cm的次表层,4.5%的小型底栖动物分布在5—8 cm的下层。与环境因子的相关性分析表明,小型底栖动物的总丰度和总生物量与沉积物叶绿素a含量显著正相关;小型底栖动物的生物量和沉积物中部分重金属(Pb、Cu、Fe、Ni、Co)含量呈显著负相关,但与Cd含量呈极显著正相关。BIOENV分析结果表明,沉积物含水量、有机质含量和分选系数组合最能解释小型底栖动物类群组成分布差异。根据小型底栖动物的类群组成可将研究海域划分为3个区域,包括:冷水团中央区域,冷水团边缘区和近岸区,其中冷水团边缘区丰度和生物量最高,冷水团区域次之,近岸区最低;整个冷水团海域小型底栖动物丰度和生物量分别是非冷水团海域的2.3倍和2.1倍。

开发黄海冷水团 建立国家离岸养殖试验区的研究

基于中国近岸养殖趋于饱和与离岸养殖开发不足的发展现状,本文提出以黄海冷水团的开发为切入点,大力发展离岸海水养殖,拓展养殖空间,提高水产品品质。在阐述发展离岸养殖必要性的基础上,本文基于黄海冷水团的区位和生态学特征,深入剖析了该区域进行养殖开发的经济、环境、风险、技术等方面的可行性,并从产业选择、空间布局、技术开发等方面提出了建设国家离岸海水养殖试验区的战略构想,最后从行业管理、科技攻关、政府扶持和国家合作等四个方面提出了相关的政策措施。

黄海冷水团新生产力及微食物环作用分析

为了进一步揭示黄海冷水团水域浮游生态系统能流、物流循环的基本动力学特征,利用水层-底栖耦合生态系统垂直3层模型,模拟分析了该水域生源要素的基本特征及年变化特点,并着重分析了初级生产力、新生产力及微食物环作用。通过对黄海冷水团水域初级生产力和新生产力的模拟分析,估算出黄海冷水团年平均初级生产力为228.47mg.m-2.d-1,并根据模型中营养盐的来源估算出f比约为33%。分析模拟结果还表明,在黄海冷水团存在的季节,冷水团水域水层营养盐匮乏,浮游植物生产受限制,仅在晚秋出现了不十分明显的“秋华”。然而,在此时段内,浮游动物的生物量基本和浮游植物为同一量级且量值比较接近,由此可推断微食物环在黄海冷水团能流、物流循环过程中担当了重要的角色。模拟结果表明,浮游动物生长所需的碳约有60%是通过微食物环供给的。与实测及文献结果相比较,模型的模拟结果是合理可信的。

夏季黄海冷水团的多年际变化及原因浅析

基于ROMS(the Regional Ocean Model System)模式,以等温线范围变化作为黄海冷水团范围变化的示性指标,采用谱分析及相关分析的方法,分析夏季黄海冷水团范围变化。结果表明:黄海冷水团范围的变化存在明显的年变化特征,与纬向风速和经向风速相关,风速大则范围就大;黄海冷水团的范围还存在着5年的周期变化特征,其与ENSO现象相关;厄尔尼诺年时,滞后17个月的黄海冷水团的分布范围一般会较小;而拉尼娜年时,滞后17个月的黄海冷水团的分布范围会比较大。

黄海冷水团附近沉积物中的趋磁细菌及磁小体的特性研究

对黄海冷水团附近海域的沉积物进行了富集、荧光显微镜观察、电镜观察,并对其中大小均匀、形状规则的高密度颗粒进行了能谱分析。结果显示,在黄海冷水团附近有趋磁细菌和磁小体的存在。

黄海冷水团水域物理-生态耦合数值模式研究

以物理-生态耦合数值模式为研究手段,对黄海冷水团水域叶绿素和营养盐垂向分布的季节变化进行了研究.模式成功地揭示了叶绿素和营养盐垂向分布季节变化的主要特征,叶绿素垂向分布最大值形成和演变过程、两次大量繁殖期及物理过程对其夏季垂向结构的影响.与实测资料比较表明:数值模拟结果与实测结果具有较好的一致性.

黄海冷水团大型鲑科鱼类养殖研究进展与展望

黄海中部洼地的深层存在一个巨大的夏季冷水团,面积约13万km^2,水质优良,可以利用现代海洋装备在此海域养殖大型鲑科鱼类。中国海洋大学黄海冷水团鲑鱼养殖团队研发了养殖工船,概念性地设计了海浪能驱动的5万m^3的全潜式钢构网箱"深蓝1号"和约17万m^3的养殖-能源-管理于一体的"深蓝2号"智能钢构网箱,成功地完成了黄海冷水团鲑科鱼类养殖技术路线的验证。为实现规模化安全生产,仍需对养殖容量与黄海冷水团变动、适养种类及其育种、养殖技术、病害防治、饲料研发、机械化生产与智能化管理等进行深入研究。