夏季长江口外低氧区的动态特征分析

研究长江口外海域夏季低氧区的动态特征具有重要的科学意义和应用价值。通过对长江口外低氧区典型月份历史资料以及该海域生态环境演变的分析,揭示了长江口外海域低氧区北移、氧最低值波动下降和低氧区面积扩大的年代际变化趋势,阐明了低氧区的演变与富营养化以及海洋动力环境之间的关系,并对2006年夏半年(6-10月)低氧区的位置变化过程进行了具体分析。研究表明,长江口外低氧区北移主要受富营养化以及水文动力因素变化控制,低氧区北向扩展趋势的增强是长江口外海域生态环境长期演变的结果,黑潮分支台湾暖流的增强以及与之相关的上升流区的北移对低氧核心区位置的年代际变化具有至关重要的作用;长江口外海域流场的逐月变化以及浮游植物生物量高值区的变动在一定程度上影响着夏半年低氧区的位置变化。

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。

夏季江苏近海水文化学要素特征及其对沿岸水东北向扩展的指示

1引言江苏海域地形特殊,特别是中部近岸浅海区,水浅流急,又有多股入海径流在此交汇并与沿岸海水混合,形成了颇为复杂的水文动力状况。先前大多研究认为,苏北沿岸水往东南方向流动。对该海域沿岸水北向流动的认识并不多见且未引起足够的重视。

夏季南黄海海水化学要素的分布特征及影响因素

基于2006年7月对南黄海调查所得资料,对南黄海海水化学要素的分布特征及影响因素进行了探讨。结果表明:(1)调查海域底层122°E^123°E,33°N以南范围内存在明显的DO亏损现象,证实了长江口外低氧区向南黄海的扩展态势。(2)南黄海西南部上层水体中的营养盐主要来源于长江冲淡水及苏北沿岸流的输运,且营养盐与盐度之间呈较好的负相关,具有一定的保守性,同时发现表层无机氮盈余状况的分布与该海域环流的扩展途径密切相关;南黄海西南部底层东北向的高营养盐水舌是长江冲淡水、台湾暖流前缘水以及底层有机物分解释放营养盐综合作用的结果;南黄海冷水域因有机物分解而积聚了大量营养盐。(3)根据南黄海冷水域海水化学要素的断面分布,指出自DO最大值层开始产生至观测之时该层之下、真光层以内光合作用产氧在温跃层下界的积累和保存在氧最大值形成过程中具有极其重要的作用。

冬季南黄海海水化学要素的分布特征及变化趋势

通过分析2007年1月12日—2月4日南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及变化趋势进行了研究。结果表明:1)在大部分海域,表、底层海水化学要素分布基本呈现上下均匀状态,这是冬季强烈的垂直混合作用的结果,同时黄海西部沿岸流、台湾暖流前缘水、东海北部的气旋式涡旋和黄海暖流也对各要素的分布发挥着重要的影响。2)调查海域中北部122°30′～124°00′E,34°42′～36°42′N范围内,底层黄海暖流的增温增盐效应较强,且水体垂直混合作用并未到达海底,近底层有跃层存在,使底层水既保留了夏季黄海冷水团水的特性,同时又由于黄海暖流的入侵而具有暖水的性质,跃层和夏季冷水团残留水为溶解氧(DO)和pH低值区的产生以及营养盐高值区的出现提供了良好的水文条件或动力因素。生物化学作用则是形成上述现象的内在原因,而且该跃层也阻碍了各生源要素的垂向输运,使底层水与底层以上水体具有明显不同的生化性质。3)冬季南黄海各化学要素除具有垂直均匀分布的特点外,在中北部各断面东侧还存在层化现象或锋面结构,表现为上层的垂直均匀分布和下层的梯度分布,这也是该海域近底层水体层化以及黄海暖流较强的增温增盐效应所致。

南黄海悬浮体浓度的平面分布特征及其输运规律

重点分析和探讨了南黄海悬浮体浓度的平面分布及其水平输运,结果显示悬浮体浓度具有显著的空间区域化分布特征,其与该海域环流场的布局和季节转换存在良好的对应关系,南黄海环流是该海域悬浮体运移的主要动力和控制因素;江苏近岸海域在一年四季均为悬浮体浓度的最高值区,其悬浮体主要来源于潮流和海浪所引起的沉积物再悬浮以及苏北沿岸水的携带和输送,而且夏季悬浮体在该海域的累积还可为冬半年在黄海西部沿岸流作用下将其输运至东南海域提供很好的物源保证;长江口东北部海域在春、夏、秋三季出现东北向扩展的高值区,体现了长江冲淡水的影响;石岛外海在冬、春、秋三季也存在悬浮体浓度高值区,并具有向南黄海中部泥质区扩展的态势,这是鲁北沿岸流将现代黄河物质输运至此的结果。发现调查海域中部表底层在春秋季均存在云团状高值区,而且该海域悬浮体浓度自春季至秋季出现"双峰现象",这与春秋季水华期间浮游植物繁殖所产生的有机碎屑有关,并使作为悬浮体组成的海洋浮游生物有机质向沉积物转移,据此进一步指出这一物源可能对南黄海冷涡泥质区的形成、发育也具有一定的作用,该观点深化了对南黄海中部冷涡泥质区受上层生物活动影响以及泥质区物源的认识。

夏季长江口东北部海域DO的分布及低氧特征

基于2006年7月18—23日对长江口东北部海域的大面调查资料,重点分析了该海域DO的分布特征,初步探讨了DO与温度、盐度、叶绿素和营养盐等各要素分布之间的关系。研究显示,2006年7月长江口东北部海域DO的质量浓度范围为1.36~8.81 mg/L,平均值为6.25 mg/L;调查海域（122°-123°E,32°~33°N）底层存在较为严重的DO亏损现象,表明长江口外DO低值区7月份在长江口东北部海域也存在一定程度的扩展;夏季台湾暖流北上引起的海水层化作用、表层生物繁殖引起的大量有机碎屑的沉降和氧化分解,可能是致使调查海域底层出现一定面积的DO低值区和DO亏损现象的2个主要原因。

秋季南黄海西部营养盐的分布及其与环流场的关系

重点分析和研究了秋季南黄海西部营养盐的分布状况和水文特征,并在此基础上探讨了营养盐分布及其运移规律与该海域环流场的关系。结果表明:长江冲淡水、苏北沿岸水以及鲁北沿岸水所引起的物质输入是导致南黄海西部近岸海域三个营养盐含量高值区形成的主要因素;由于跃层阻隔以及底层有机物的氧化分解,调查海域中部底层水体也存在较大面积的营养盐含量高值区,其范围与底层的外海高盐冷水域及DO和pH低值区面积相仿;底层营养盐的分布特征印证了南黄海西部沿岸流是一支沿冷水团锋面南下的锋区强流,该流动对营养盐向东南的输运趋势发挥着重要的作用,而且这一输运态势也进一步指示了黄海水与东海水的混合与交换过程。通过对营养盐三种典型的断面分布类型的分析,在一定程度上阐明了长江冲淡水、黄海西部沿岸流、黄海冷水团残留水和黄海暖流对营养盐垂向分布及其输运的影响过程,并揭示了南黄海西部海域由南向北逐渐减弱的垂向混合规律。

南黄海冷水域西部溶解氧垂直分布最大值现象的成因分析

重点分析了南黄海冷水域西部溶解氧(DO)垂直分布中的最大值现象,并对DO浓度与主要环境因子的相关性进行了研究。结果表明:DO垂直分布最大值现象是调查海域DO分布的显著特征,且与SCM现象相伴生;DO垂直分布的最大值深度和量值具有较为明显的区域差异;温、盐是DO最大值层以上水体中氧含量的主要控制因素;一定强度的温跃层形成之后,DO最大值层出现在跃层的下界附近,且其氧含量受控于跃层厚度和生物化学作用,并与跃层厚度呈正相关;底层较低的DO含量是底层水及沉积物中有机物分解耗氧的结果。同时,还成功解释了DO最大值处与次表层叶绿素最大值层位置不吻合且量值不相关的原因,并提出了"DO净积累效应"的观点,不仅从时间跨度以及动态的角度上对DO最大值的形成机制进行了分析,而且从理论上探讨了DO最大值层氧含量(或来源)的构成,指出自DO最大值层开始产生至观测之时该层之下、真光层以内水体中的生物化学作用(或Chl-a总产出)才与氧最大值密切相关。总体来看,水体层化和生物化学作用明显影响着夏季南黄海冷水域西部DO的垂直分布。

夏季南黄海跨锋断面的生态环境特征及锋区生态系的提出

基于2006年夏季综合调查资料,分析和研究了南黄海陆架锋的分布以及跨锋断面的生态环境特征,并结合锋区的生物学和生态学现象,提出了锋区生态系的观点。结果表明:在南黄海西部冷水团边界附近海域存在因潮混合而形成的浅水陆架锋(潮汐锋),其中以长江口东北部至江苏北部外海、山东石岛外海和海州湾外侧的陆架锋最明显,而且与表层冷水区相对应;在跨锋断面上的陆架锋区,温度、DO、pH和营养盐等值线的抬升是下、底层冷水的涌升所致,锋区附近海域营养盐的积聚行为以及高营养盐水体的涌升对陆架锋附近海域出现的Chl a浓度高值现象起着重要的作用;各要素断面分布特征较好地佐证了黄海陆架锋与冷水团边界区域(锋区)所存在的锋面上升流现象;陆架锋区作为海洋生态系中的一个特殊的环境场,对锋区的生态行为具有重要的影响,与生物的密集分布也存在密切的联系;南黄海陆架锋区水文、化学和生物参数所具有的独特分布反映了锋区海域独特的生境,据此,提出了锋区生态系的观点。

夏季长江口东北部上升流海域的生态环境特征

基于2006年7月18—23日对长江口东北部海域的大面调查,重点分析和探讨了长江口东北部海域的上升流现象及生态环境特征。结果显示:(1)大约在122°—123°E,32.3—33.7°N的海域范围内存在着较为明显的下层高盐冷水抬升的现象。(2)伴随着冷水的上升运动,对DO、营养盐以及Chl.a的平面和断面分布均存在一定的影响:表层和10m层出现了与冷水区相吻合的DO低值区,表明抬升后的低氧冷水已明显影响到表层和10m层的DO分布,且各断面低氧水体的涌升也和上升流相对应;10m层,调查海域中部等值线半封闭区的高营养盐不是直接来自上层的长江冲淡水,而是源于下、底层的高盐冷水;表层和10m层,调查海域中部的Chl.a高值区与高盐冷水的位置虽然存在一定的偏离,但总体上也还是保持了一致,这同上升流对营养盐的持续供给以及其对光照条件的改善密切相关。(3)DO、营养盐和Chl.a的分布特征较好地佐证了长江口东北部海域存在上升流现象。

黄海西部沿岸冷水在夏季南黄海西部底层冷水形成和季节演变过程中作用的化学水文学分析

基于南黄海西部海域的四季水文和营养盐调查资料,从化学水文学的视角研究了黄海西部沿岸冷水在南黄海冷水团及其西部冷中心形成和季节演变中的作用,揭示了南黄海冷水团与青岛冷水团之间的内在联系,阐释了夏季黄海冷水团西部冷中心的形成机制。结果表明,冬、春季南黄海西部沿岸流沿陆架锋面南下流动。黄海西部沿岸流南下携带的冷水对春季青岛冷水团以及南黄海中层和底层冷水、夏季南黄海西部冷水团及其冷中心的形成具有重要的作用,南黄海西部底层冷水首先在青岛冷水团附近海域孕育,并在夏季发展为黄海冷水团的西部冷中心。入秋后,南黄海西部陆架锋东侧的底层冷水开始消退,同时黄海西部沿岸流也重新携带冷水南下,并逐渐为翌年的青岛冷水团水、南黄海中层和底层冷水以及夏季南黄海西部陆架锋东侧的底层冷水提供来源,由此形成夏季南黄海西部陆架锋东侧底层冷水的季节性演替。本研究深化了对黄海西部沿岸流和南黄海冷水团及其相互关系的认识,进一步揭示了南黄海西部冷水团水的来源。

2007年春季南黄海溶解氧的分布特征及影响因素

基于2007年4月对南黄海调查所得的溶解氧（DO）资料，重点分析了DO的分布特征，并在此基础上初步探讨了DO与温、盐度水文要素分布之间的关系。结果表明，2007年春季南黄海D0的质量浓度范围为7．33～11．41mg／L，平均值为9．24mg／L；上层水体（0～30m）中，西南部海域DO质量浓度较低，而在黄海暖流影响的中北部海域，受浮游植物光合作用的影响，DO的质量浓度却保持了一个较高的水平；底层D0质量浓度呈近岸高、远海低的分布趋势，并在黄海暖流影响的中北部海域，由于有机物的耗氧分解。存在1个DO低值区；从DO的垂直分布来看，5m和10m层的DO质量浓度均值最高，这一现象可被认为是增温季节DO垂直分布最大值形成的初始阶段，此外，DO断面分布还存在4种典型的类型。水温、浮游植物光合作用以及有机物在底层的分解是影响DO质量浓度的主要因素，而DO分布趋势则主要受控于南黄海环流结构。

黄海和东海分界线附近水文、化学特征的季节性演替

分析和探讨了黄、东海交界海域32.3°N断面化学水文学精细化特征的季节性演替,结果显示:化学、水文学要素的空间区域化分布与该断面上环流场的布局及其季节转换存在良好的对应关系,水团配置对各要素含量及分布起着控制性作用;冬、春和秋季,在黄海西部沿岸流影响范围内出现的浊度和悬浮物浓度高值区多与营养盐浓度高值区和pH低值区相共存,可能是受东海北部气旋式涡旋所产生的辐聚效应的影响,此高值区中的悬浮物趋于向该海域的底层冷涡区沉积,夏季此特征则不明显,从而证实该海域悬浮物沉积作用具有"冬强夏弱"的特征;夏季123.5°—124.25°E范围海域内存在海水下沉现象,上层水体中的长江冲淡水可被携带至下层,导致在夏季长江冲淡水东北向扩展过程中一部分冲淡水从其主体中分离出来;夏季台湾暖流的阻隔作用使得悬浮物的影响范围远没有长江冲淡水的大,促使水体和物质输运发生分离。同时,根据水文和化学各要素分布之间的对应关系,初步勾勒出了32.3°N断面4季的水团配置状况,并通过分析东海北部冷水域典型站位的温、盐度垂直结构,在一定程度上印证了该冷水的形成过程。

南黄海西部36°N断面生态环境特征及其季节变化

重点研究了南黄海西部36°N断面水文、生源要素的四季变化特征,阐明了该断面诸参数四季变化的主控因素,并以此反映和指示了与其相关海域的生态环境特征。结果表明:黄海冷水团及黄海暖流具有季节性演替变化规律;秋季跃层以下水体是一部分夏季冷水团残留水和黄海暖流水的混合水;断面西侧在四季均存在小范围的低盐冷水现象(即青岛冷水团),其位置的季节变动跟黄海冷水团和黄海暖流边界的变化密切相关。水体层化、生物化学作用以及垂向混合过程是影响各生源要素断面分布及其季节变化的主要因素;在秋、冬季,均发现断面西侧低盐冷水附近海域有一营养盐高值区;断面深水区乃至黄海冷水团海域在四季均存在营养盐跃层,其与水文跃层、水体稳定度及生物化学作用密切相关。同时,还提出黄海冷水团海域对营养盐具有"夏储(贮)冬输"作用的观点。

南黄海春季海水化学要素的分布特征及其受控因素

基于2007年4月对南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及影响因素进行了探讨。结果表明,受浮游植物光合作用的影响,南黄海中北部上层海域出现了DO、pH的高值区以及营养盐的低值区,而底层则因有机物的分解,DO和pH较低而营养盐含量较高;受苏北沿岸水、长江冲淡水和/或台湾暖流前缘混合水的影响,南黄海西南部海域表、底层DO含量均较低,但却为营养盐的最高值区,且表层水中无机氮盈余状况的分布与该海域环流状况、尤其是苏北沿岸水的扩展途径密切相关,表现为无机氮相对过剩,而无机磷相对缺乏;南黄海西部沿岸流对营养盐往东南方向的输运态势较为明显,同时,首次从营养盐分布的角度揭示了这一水动力过程;受苏北沿岸水、黄海暖流以及两者之间的南黄海西部沿岸流主体的影响,南黄海斜断面上海水化学要素的分布具有明显的区域化特征和空间结构。

我国近海污染状况总体特点及环保科技研究的需求

随着我国沿海地区经济带的快速发展和人类活动的日益频繁,给近海海域带来了沉重的环境压力,并引起了人们对海洋污染问题的普遍关注。在参考近年来发布的中国海洋环境质量公报的基础上,文章分析了我国近海污染的总体特点以及污染程度的变化趋势。同时,指出应加大对海洋环保科技研究与开发的力度,重点开展沿岸环流动力状况及其污染物输运影响评价方法研究、近海复合污染及其对海洋生态系统的影响研究、近海海洋生态系统的修复技术研究以及区域海洋环境生态系统工程研究,从而为近海海洋生态环境保护提供技术支持和决策服务。

多相多组分体系相平衡计算的改进τ因子法

提出了一种多相平衡计算的改进τ因子法,该方法基于一种修正各相摩尔分数和的概念,研究模型的建立和用遗传算法计算多组分复杂体系的相平衡问题。首先通过建立数学模型,将相平衡计算问题转化为带线性约束的非线性规划(NLP)问题;其次用遗传算法对模型进行求解,并通过对优化变量采取动态边界的可行域编码方法保证了算法的有效实施;最后对2个体系的计算表明,结果与文献值相吻合,且此方法不仅可以求解不含化学反应体系的相平衡问题,也同样适用于含化学反应体系的相平衡计算,是一种比较可靠和通用的方法。

贝类养殖环境安全评价及其监控体系技术研究的探讨

受陆源排污、渔船作业及海水增养殖自身污染等共同影响所导致的养殖海域污染加剧、生态环境恶化等一系列问题,将严重威胁养殖贝类的质量,并制约着我国海水贝类养殖业的健康持续发展。针对这一问题,文章结合正在开展的我国海洋公益性行业科研专项,对我国重点海域贝类养殖环境安全评价及其监控体系技术研究作一分析和探讨,并简要介绍了该公益项目的立项背景、研究内容和目的,同时指出现阶段我们必须阐明海洋环境对养殖贝类质量的影响,并将环境因素纳入到养殖贝类质量监控过程之中,开发全新的贝类养殖环境安全评价和监控体系技术,才是保证未来海水贝类养殖业持续、健康发展的必然之路。

海洋低氧现象的研究及相关问题初探

受自然和人类活动的共同影响,导致海洋低氧现象形成并加剧,严重威胁着海洋生态环境。文章对海洋低氧现象的研究现状、形成原因、研究的着力点及难点等问题作出系统分析。同时,呼吁现阶段必须加强对相关低氧海域的综合调查和研究,制定科学的治理方案,这对近海水体的可持续开发利用、推进国家"科技兴海"战略、保护海洋经济可持续发展、建设人与海洋和谐的社会,都具有重大的现实价值和深远的战略意义。