渤海湾西岸BQ1孔揭示的沉积环境与海面波动

渤海湾西岸BQ1孔位于歧口凹陷区内,孔深95.6m,揭露了晚更新世以来比较连续的沉积。通过对109个样品鉴定和环境分析,共分辨出Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ三个海相层及其内部的海面波动。每个海相层内均有前后2次海侵高峰和中间的海退。在全新世海侵层中共区分出9次海面波动,分辨率达500～800a级；第Ⅲ海相层存在5次海面波动,与深海O同位素的5a、5c、5e分期的峰值大体对应。在海相层中,海陆过渡相层位占较大比例,其中的石膏结晶和黄铁矿晶簇是该相的重要指相矿物。所见的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ海相层皆为平均海平面下数米的浅海沉积。

渤海湾西岸晚第四纪海相地层划分及地质意义

BT113孔和BT114孔是位于渤海湾西岸地区的2个80m全取心钻孔。通过对钻孔岩心的岩性、沉积构造及生物组合等特征分析,结合AMS14 C和OSL(光释光)测年结果,揭示中更新世晚期以来本地区主要发育3个海相地层:自下而上为中更新统上部的第三海相地层(简称'海三')、上更新统的第二海相地层(简称'海二')和全新统的第一海相地层(简称'海一'),指示中更新世晚期以来研究区发生的3次主要海面波动。与全球海面变化曲线对比,海三,海二和海一分别发育于MIS(深海氧同位素阶段)7、MIS5和MIS1的高海面时期,说明渤海湾西岸中更新晚期以来地层记录的海面变化趋势与全球变化一致。与前人的传统认识不同,认为受全球海面及渤海海峡地貌共同影响,MIS3时期研究区并未发生大范围海侵。通过多个钻孔的对比分析,3个海相地层在渤海湾西岸地区的分布较广,具有良好的可对比性,不同钻孔之间同一海相地层的高程和厚度的较大差异指示本地区在晚更新世期间发生较强的差异性沉降活动。

渤海湾西岸的几道贝壳堤

渤海湾西岸出露或埋藏了多道贝壳堤,通过地质调查发现:贝壳堤的平面分布结构是沿着(或随着)渤海湾海岸由老至新(从岸—海)与海岸呈大致平行排列。贝壳堤的划分方案有两种,一种是从新至老,另一种是从老至新,本文采取后一种划分方法:即第Ⅰ道(老)—第Ⅵ道(新)贝壳堤。本文对每道贝壳堤的物质(岩性特征)组成与堆积特征进行了描述(图2～图7);对贝壳堤的几何形态特征进行了数理统计(表2);对贝壳堤形成的年代特征进行了对比分析(表3);对贝壳堤的生物组合特征等资料进行了归纳和整理;对贝壳堤的分道方案进行了对比分析(表1),揭示了贝壳堤的赋存状态、形成的年代及第Ⅰ道—第Ⅵ道贝壳堤所处的潮位变化(图8)。以形成贝壳堤这一独特的地质载体为基础,试图从渤海湾宏观整体的角度分析并揭示贝壳堤的成因机制(表4,图9),笔者认为广义的渤海湾是内陆的半泻湖(海),也可以视为局部海:山东庙岛列岛—辽东半岛构成了渤海的障壁海岸,在障壁海岸这样的自然地理和地貌条件下,通过大量的资料综合分析认为只有障壁海岸才是形成"科珀河型三角洲与喙状三角洲"的必然条件,而"科珀河型三角洲与喙状三角洲类型"等是形成障壁砂坝(障壁岛,障壁滩)—贝壳堤的或然条件,这就是贝壳堤成因的主要机制。

渤海湾西岸贝壳堤堆积与海陆相互作用

渤海湾西岸淤泥质海岸已见两类砂体，滨外坝先形成于水下，而后随着海岸进积和在海洋动力作用下，逐渐出露于潮间带和陆地上；另一种普遍出现的是具沿岸堤意义的贝壳堤，而且是在海岸进入弱侵蚀期即形成。研究发现，在海岸进积和海-陆相对稳定条件下，海岸线附近中潮坪-高潮坪受向岸风和波浪作用也可形成雏形贝壳堤砂体。目前研究区海岸上的贝壳堆积有3类，即：风暴潮堆积的沿岸堤型贝壳堤，主要堆积在中潮坪-高潮坪-滨海低平原上；潮沟-潮汐河道型“贝壳堤”，为潮汐河口湾顶或潮道外侧风暴贝壳堆积（自潮汐通道水下堆积延续到低地）；以及沿海低平原在大潮或风暴潮天气背景下出现的无序贝壳堆积。贝壳堤堆积既有风暴潮大浪瞬时、高能幕式堆积，又有大浪、向岸风综合作用下堆积的可能，贝壳测年及贝壳堤层序表明其形成是复杂的再堆积过程，不宜解释为海平面变化。在三角洲不均衡推进过程中，有可能形成不规则的海岸线，向岸风浪对不同地貌岸段的作用，可导致形成并非与现代海岸线平行的贝壳堤。贝壳堤术语的随意使用，已经造成海岸线变迁研究的简单化。严格使用沿岸堤的贝壳堤概念，可进一步划分三角洲叶瓣变迁，但是事件堆积必须剔除。将贝壳堤的研究与三角洲顶面泥炭测年相结合，可能更精确重塑海岸形成过程。

渤海湾西岸现代岸线钻孔记录的全新世沉积环境与相对海面变化

以渤海湾西岸现代岸线附近的NP3、CH110和BT113三个钻孔全新世岩心为研究对象,采用沉积岩石学、AMS 14 C(accelerator mass spectrometry 14 C,加速器质谱14 C)测年、微体生物聚类分析等方法精细判别沉积相,重建渤海湾西岸全新世沉积演化历史,并利用微体生物组合分带对水深变化的指示,定量讨论全新世相对海面变化。结果表明:渤海湾西岸全新世受海陆交互作用影响,经历了沼泽—潮滩—浅海—前三角洲—三角洲前缘—三角洲平原环境的演化过程。全新世初始阶段,研究区中部和北部发育沼泽环境,南部未见沉积,与上更新统河流相沉积呈不整合接触。全新世早期,研究区潮滩环境发育。潮滩层厚度约1m,历时数百至1千余年。至7 000cal BP前后水深增大,研究区进入浅海环境。约6 000cal BP,沿岸南北两端先后进入三角洲过渡环境,中部三角洲环境约开始于1 500cal BP。渤海湾西岸地区全新世的环境演化同时记录了该地区的相对海面变化:约10 000cal BP前后,渤海湾相对海平面已接近21.3~20.4m。约8 000cal BP,相对海平面介于18.6~17.0m。约6 000cal BP时相对海平面低于6.8m,5 000~1 000cal BP,相对海平面高于-2.5 m,1 000~800cal BP,相对海平面介于-1.3^-0.4 m。8 000~5 000cal BP时,相对海面上升约15.0m,上升速率达5m/1ka。

渤海湾西岸海平面上升威胁的防治对策

因受全球海平面上升和地面沉降的双重影响,在21世纪末渤海湾西岸海平面将相对上升90～260厘米,广大地区(包括天津市区)将处于大潮平均高潮位之下,自然岸线位置将后撤至津浦线附近.我们提出筑堤防潮引黄放淤提高建筑高程三位一体的治理方案。

MIS3阶段以来黄骅北部地区潮坪地层中的微体生物群(英文)

依据渤海湾湾顶南侧、古黄河三角洲河北省黄骅市北部地区13个钻孔岩芯材料微体古生物学研究,以及地球化学背景、沉积构造分析,本文确定了自相当海洋氧同位素MIS3阶段以来中潮坪、高潮坪、淡水注入的潮坪、潮汐通道、分支河道及边滩、牛轭湖、贫营养湖、滨海湿地与富营养湖、泛滥平原-泛滥盆地等不同沉积地层中的微体生物(有孔虫、海相与非海相介形类)分布特征。在MIS3阶段高潮坪-低地沉积之后,河口与相邻低地依然持续或断续出现海相微体生物,个别钻孔中其分布甚至延续到末次盛冰期低海面地层中,但是基本都是广盐种和低盐种。这一现象与沿海构造沉降背景下河口位置长期向陆迁移,微体生物随短暂的强潮及突发的风暴潮搬运、甚至与风、水和鸟的搬运作用有关;远离古河道地点则无此现象。这些海侵事件与全球海面变化和古海面高度无关。与渤海湾顶北侧天津沿海相比,黄骅北部未见天津沿海确定的全新世早期潮下带砂质沉积单元,以及相应的微体生物群,应与当时天津沿海构造沉降速率较高有关。在三角洲与潮坪研究中,微体古生物学发挥了重要作用,而不仅是记述内容之一。

渤海湾西北岸的几道牡蛎礁

渤海湾西北岸划分出了第Ⅰ道—第Ⅵ道牡蛎礁的平面分布(图1);对牡蛎礁壳体的几何形态特征进行了描述(图2),并将牡蛎礁壳体进行了剖面切割(图3);对牡蛎礁壳体进行了X光衍射与激光拉曼(活—古)矿物晶型的对比分析(表1,图4);对俵口村BKP20-2剖面(-2.84m)牡蛎礁一个体右壳:在双目镜下对其内部结构与矿物组分进行了分析(图5);通过机械挖掘剖面及钻探获得:牡蛎礁体的空间堆积厚度与赋存的海拔高度及其各剖面垂直方向上的14C年代数据;并获得牡蛎礁体堆积的内部结构特征(图6);以及牡蛎礁体水平夹层与CaCO3含量变化(图7),其中水平夹层CaCO3含量往往偏高,初步分析可能与气候偏冷有关。对牡蛎礁壳体内充填物及壳外沉积物进行了粒度分析(表3),粒度组分及概率累积曲线等(图9)为分析牡蛎礁的生态环境提供了佐证:即牡蛎礁基本以潮下带生活环境为主。以俵口BKP20剖面为例分析了牡蛎礁体堆积物从埋深-2.14～-6.90m的生物组合特征(表4)。以上资料为获得牡蛎礁堆积体的生长-发育-消亡等演化模式提供了依据(图10)。

渤海西岸致灾风暴潮的统计预报模型

渤海西岸是风暴潮灾害多发区,1990年代以后发生几率和灾害损失明显增加。利用气象科学和海洋水文科学相结合的方法,依据黄骅港潮汐资料,对发生在渤海西岸的风暴潮进行统计分析。结果表明,台风和强冷空气配合气旋是造成渤海西岸风暴潮的主要天气系统,偏东大风增水和天文潮叠加是造成风暴潮的直接因素;风暴潮和天文潮汐都有半日潮现象。在此基础上,建立了渤海西岸风暴潮预报模型,通过台风或冷空气配合气旋影响时增水值的计算,结合天文潮汐资料,做出最高潮位预报。应用该预报方法对渤海西岸发生的7次风暴潮进行回报,预报值与实测值基本相当,是基层台站较实用的预报方法。

渤海西部近海柱状样中有孔虫、介形虫分布特征与古地理

本文通过对渤海西部近海6个柱状的综合分析,阐述了微体化石在不同沉积相的特征,并根据拄中自下而上相变反映的海侵旋回划分了地层与时代。最后,探讨了该区域自晚更新世末以来的古地理变迁。

环渤海西岸城市群资源环境与经济发展综合评价

文章选取2000—2005年的相关数据,对环渤海西岸城市群的资源、环境与经济发展进行了综合评价,并找出环渤海西岸城市群可持续发展面临的主要问题:水资源严重短缺,自然资源危机严重;第三产业滞后,经济发展潜力不足;环境污染依然存在,污染控制力度有待加强。

渤海湾西岸CZ01钻孔沉积物粒度端元分析及其气候—海平面变化响应

沧州地区位于海陆交互的渤海湾西岸,易受到海平面变化和极端气候事件的影响,对于全球气候变化的响应十分敏感。应用非参数化端元分析模型将沧州地区CZ01钻孔中更新世晚期以来的沉积物粒度划分出6个端元并分析其物源,结合已有地质记录,揭示不同时间尺度下各端元对气候—海平面变化的响应。结果表明:(1)EM1(5.01μm)主要为远源的风尘输入,EM2(13.18μm)和EM3(39.81μm)为古黄河所携带的沉积物,EM4(69.18μm)和EM5(138.04μm)为海相沉积物,EM6(275.42μm)可能指示古洪水等极端气候事件。(2)深海氧同位素(MIS)Ⅰ阶段,气候温暖湿润,EM4+5含量指示渤海海平面整体呈波动上升的趋势并逐渐接近现代海平面。该阶段内由于11.5 ka BP左右的新仙女木事件以及5.1 ka BP左右冷干事件的发生,渤海海平面在稳定上升状态后出现停滞或小幅下降的现象;而在9.5 ka BP、7.5 ka BP、5.8 ka BP和1.7 ka BP左右,东亚夏季风增强导致降水增加,渤海海平面升高。(3)MISⅥ阶段北半球气候冷干,150~132 ka BP左右因喜马拉雅运动减弱造成的区域沉降中心转移致使渤海海面升高。MISⅤ阶段气候波动剧烈:在间冰期暖期(5a、5c和5e)气候暖湿,渤海海平面上升;而MIS5b和5d时期渤海海面高度较低。MISⅣ阶段较MIS5a末期海平面突然下降后趋于稳定,期间出现若干次小规模海侵事件,可能与东亚夏季风频繁变化有关。MISⅢ阶段至末次冰盛期海平面大幅度下降且存在周期性升降变化,并在46 ka BP左右出现大规模海侵事件。MISⅡ阶段较MISⅢ阶段海平面出现小幅度下降,为低海平面时期;伴随15 ka BP左右冰盛期的结束,东亚夏季风增强,海平面开始上升。渤海海平面180 ka BP以来的变化记录与北半球乃至全球范围内的地质记录存在一致性,与太阳辐射波动引起的冰川消融及东亚夏季风变化密切相关。

渤海西海岸带大暴雨中尺度云团空间结构分析

利用FY—2E和CloudSat卫星、多普勒雷达、T639L60物理量、雷电及实测降水等资料,分析了2010年7月19日、8月4日和21日渤海西海岸大暴雨天气的中尺度云团时空分布。结果表明,从红外云图、水汽云图与6h雨量叠加可明显看出有多个β、γ中尺度云团,并以50～60km·h-1的速度沿副热带高压588dagpm线西北侧的引导气流方向移动,强降水时段TBB温度值为-96～-115℃,涡旋状云系对应低层中尺度低涡,带状云系对应低层中尺度切变线。同步雷达反演显示,β中尺度对流云团强、弱交替变化周期为3～6h,天津地区减弱的雨团移到河北海岸带,在有利的低层风场辐合区产生了新的暴雨云团;该暴雨云团减弱后,对下游锦州上空的中尺度雨团发展是一个快速波动传输过程,且与多单体风暴的传播机理相似。闪电频数与强降水时段的峰值较一致,中小尺度雨团合并和低层辐合是造成短时强降水的原因之一。

渤海湾西岸全新世海面变化

在讨论海面标志点基本定义的基础上，从渤海湾西岸534个原始数据中获得了136个指示高水位、潮间带或低水位的海面变化标志点，并重建了它们的相对海平面时空分布，进而获得了渤海湾西岸全新世相对海平面变化带。约lOcal．kaB．P．时，相对海平面变化带达到-25m，以约6m／1000a（即约6mm／a）的平均速率上升，在6cal．kaB．P．前后达到现代海面的高度；6cal．kaB．P．至今，变化带的高度介于＋lm- -2m之间，未发现中全新世相对高海面。再搬运海相贝类和陆相泥炭类样品的。℃年龄，分别存在约600年和660年的驻留时间。经过驻留时间校正的新海面变化年代学序列，将渤海湾相对海平面达到现代高度的时间点确定为约6cal．kaB．P．，从而与全球海面变化的对比更为准确。渤海湾盆地的长期稳定下沉和沉积自重压实的共同作用，可能抵消了冰川均衡调整（GIA）引起的中全新世数米高的相对高海面。

基于环境模式PM_(2.5)的渤海及其西岸能见度预报技术优化研究

基于2019年12月1日—2020年11月30日渤海及其西岸地区能见度观测和数值模拟,研究了该区域海岸陆能见度演变特征及其预报方法,并通过引入PM_(2.5)浓度及建立相应的消光方程,提升该地区能见度预报准确率.结果表明:渤海及其西岸地区海岸陆能见度演变特征存在差异,就年平均能见度而言,海上(含港口)高于陆地,并且前者的能见度日变化较后者更趋平缓,低能见度(<3 km)天气陆地主要出现在0:00—8:00,海上(含港口)则全天均有可能出现,海上(含港口)0~500 m低能见度天气多于陆地,500~3000 m低能见度天气少于陆地.渤海及其西岸地区能见度预报需要考虑气溶胶消光的影响,欧洲数值模式(ECMWF)和天津气象台主观能见度预报产品,在该区域预报与实况的相关系数为0.2~0.3,相对误差为40%~50%.引入天津环境模式PM_(2.5)浓度预报,基于ECMWF相对湿度和环境模式液态水含量,通过消光方程可以较好地改进预报该区域能见度的效果,其产品陆地和港口能见度预报与实况的相关系数分别为在0.8和0.5以上,相对误差分别为20%和40%左右,小于3 km小时预报准确率在50%左右,日最低能见度小于3 km的预报准确率在70%以上,海上相比陆地预报准确率偏低1/3.基于海气耦合技术和气溶胶同化技术可进一步精细提升海上和陆地能见度预报能力,冬季试验表明,增加区域海气耦合模式和气溶胶三维变分技术,渤海能见度日值预报与实况的相关系数可达到0.72,相对误差降至26.0%,陆地能见度预报与实况的相关系数为0.95,相对误差为15.5%.