南太平洋副热带环流区次表层叶绿素极大值的季节变化特征

首次通过2008年12月-2010年3月在南太平洋副热带环流区(复活节岛外海)投放的一台Bio-Argo浮标的观测数据,分析与研究了该海区叶绿素a垂向分布的季节变化规律。研究表明,作为典型的贫营养水体,南太平洋环流区表层叶绿素a浓度仅为O.02mg m^(-3),次表层叶绿素极大值(SCM)仅为0.15mg m^(-3)左右。SCM出现在180m深处,而次表层生物量极大值(SBM)的深度约50m。此外,SCM的深度存在季节特征,冬浅(150m)夏深(200m),位于真光层之下约30m。虽然SCM的深度在6月达到最浅,但SCM层的厚度和强度在7月才降至最低,这可能是由于混合层在6月时仍然持续加深导致的。通过估算日光合有效辐照度(PAR)的垂向分布发现,SCM大约位于0.2%光强深度处,跟随等光照线(PAR=0.08 mol quanta m^(-2)d^(-1))而发生季节波动,经分析,这主要是由于Chla:C值随光强变化而导致的。

南极长城站及邻近海域叶绿素a次表层极大值的研究

本文报道了1999年12月—2000年3月期间南极长城站及其邻近海域叶绿素a的含量及次表层极大值的位置和成因。研究发现,该海域在调查期间营养盐类含量均较高,它们的平均值分别为磷酸盐1.899μmol/L,硝酸盐2.177μmol/L,氨盐1.990μmol/L,亚硝酸盐0.353μmol。表明该海域营养盐非常丰富,叶绿素a含量的次表层极大值现象显著,次表层位置随水深深度的增加而加深。

南海北部次表层叶绿素最大值年际变化特征分析

次表层叶绿素最大值(subsurface chlorophyll maxima,SCMs)广泛存在于全球各海域,该最大值层往往具有较高的海洋初级生产力和新生产力,因此研究其年际变化特征对深入理解气候变化影响下海洋生态系统变化有重要意义。本文采用一维物理-生态耦合模型(one-dimensional physical-biological coupled model,MEM-1D)较好地模拟了1994—2019年南海北部海盆区海温、盐度、营养盐和叶绿素的垂向分布,并采用3种统计方法,分别从整体趋势、不同时间尺度及显著变化三方面分析了SCMs特征因子(强度、深度和厚度)的年际变化特征。总体而言1994—2019年SCMs强度整体减小趋势较弱(趋势斜率S<0),具体表现为先减小(1994—2004年)后增大(2005—2012年)再减小(2013—2019年),其中1999—2004年显著变小;SCMs深度呈变深趋势(趋势斜率S>0),1994—2011年逐渐变深,之后逐渐变浅,但变化不显著;SCMs厚度整体呈增大趋势,1999年起显著变大。相关分析发现,海表面温度在年际变化上与SCMs特征因子间不存在相关性(P>0.05);海表面温度对SCMs的影响主要表现在季节尺度上,SCMs深度和强度均与海表面温度呈一致性变化。季节性差分自回归滑动平均模型对SCMs三个特征因子的拟合效果较好,平均绝对百分比误差分别为5.33%(强度)、0.62%(深度)、2.49%(厚度),模型可用于对SCMs特征因子变化趋势的预测。

海洋次表层叶绿素最大值的特征因子及其影响因素

在多数情况下,海水中叶绿素垂直分布是不均匀的。次表层叶绿素最大值是其中较为常见的一种形式,普遍存在于大洋及沿岸海域。次表层叶绿素最大值层(SCML)的深度、厚度与强度是表征海洋次表层叶绿素最大值(SCM)现象的主要特征因子,受海洋水文环境、营养盐分布以及浮游植物种类等因素共同影响,在不同季节不同海区的分布有较大差异。总体上,相对近海,大洋中SCML特征因子的季节变化较小,SCML深度较大,厚度较大,强度较小。寡营养盐海区SCML深度及强度的影响因素研究已有较明确结论,SCML深度主要受物理因素(光照条件及水体混合程度)影响,而强度则受物理、生物因素(光照条件、水体混合程度或浮游动物摄食等)共同影响。近海富营养盐海区,SCML特征因子的影响因素研究较为薄弱。长时间序列、高分辨率观测站在相应海区的建立,对推进海洋SCM,尤其是近海SCM的研究有重要意义。卫星观测、现场观测和数学模型相结合,定量研究SCML特征因子与各物理、生物、化学因子的普适性关系,是进一步研究SCML特征因子的重要方向之一。

2006年夏季南黄海浮游植物叶绿素a分布特征及其环境调控机制

根据2006年夏季南黄海生态调查资料,分析了浮游植物现存量(叶绿素a)的空间分布特征及其主要环境调控机制。结果表明:南黄海浮游植物叶绿素a浓度范围为0.07～12.17 mg/m3,平均值为1.42 mg/m3;浮游植物叶绿素a平面分布呈近岸混合区高于外海层化区的特征,总体上随水体盐度和营养盐梯度的变化而变化,其中浅海陆架锋区对浮游植物有明显的聚集作用,垂直结构中层化区叶绿素次表层最大值现象明显,且最大值的深度和量值具有明显的区域差异;叶绿素a浓度与主要环境因子的相关性分析表明,在较大空间尺度上营养盐是浮游植物的主要调控因子,温度、光照和浮游动物摄食等也在一定空间和程度上对浮游植物的生长产生影响。

江西柘林水库春季浮游藻类、叶绿素a与环境因子的分布、关系及意义

江西柘林水库是长江中游的大型峡谷型旅游性水库,库容79.2×10~8m^3,长115 km.2015年4月在56 km的中心库区走航和定点测量了水库表层水体浮游藻类、叶绿素a(Chl.a)浓度与溶解无机氮(DIN)浓度、溶解无机磷(DIP)浓度、溶解硅(DSi)浓度、水温、浊度和溶解氧浓度等环境因子的分布特征.结果表明:1)水库属于中营养水体,表层主要浮游藻类(细胞丰度>1000 cells/L)有34种,平均生物量为0.41 mg/L.主要优势藻类(优势度≥0.02)为硅藻和蓝藻,藻类组成与DIN浓度、DIP浓度、DSi浓度和水温等环境因子关系密切,4种因子对藻类结构的解释水平达60%以上.2)水库水体Chl.a浓度具有显著的次表层叶绿素最大值(SCM)现象,SCM层深度为3~8 m,厚度为2~7 m,SCM层占整个水体的25.2%~74.1%.SCM层的藻类对营养盐吸收消耗致使DIN、DIP和DSi浓度下降,同时藻类的产氧使溶解氧浓度增加.3)水库对DSi具有显著的生物过滤器效应,中、上层约有11%~12%的DSi被生物吸收利用,从上游至下游,累积约有21%的DSi被藻类吸收沉降于库底.4)人类氮、磷排放对水库生态和水质有严重影响,毗邻县城区域水体的Chl.a和DIP浓度分别是自然河段的2.9倍和3倍左右.

南海东北部夏季叶绿素a浓度垂向变化特征及其对水动力过程的响应

叶绿素a浓度是估算海洋初级生产力的一个重要参数,在海洋中垂向分布极不均匀,其分布特征及影响机制是海洋生态学研究的重要基础问题。利用海洋光学观测的高垂向分辨率剖面数据,系统地研究叶绿素a浓度垂向剖面的时空分布特征及其与海洋动力环境要素的关系,可为揭示南海典型动力过程的生态环境效应提供重要基础。文章基于2015年夏季黑潮调查航次实测生物光学剖面,利用676nm处吸收基线高度(a_(LH)(676))与叶绿素a浓度(Chla)之间的关系,建立了具有较高反演精度的叶绿素a浓度反演算法(Chla=49.96×(a_(LH)(676))^(0.9339),决定系数R^2=0.87和均方根误差RMSE=0.16mg·m^(-3));进一步结合观测期间物理过程,揭示了叶绿素垂向分布对不同水动力过程的响应特征。研究结果表明,近岸区域表层叶绿素a浓度变化范围为0.42~1.57mg·m^(-3),随着水深增加,叶绿素a浓度逐渐降低,在沿岸上升流影响区域,叶绿素a浓度明显增高,垂向上相对趋于均一分布;次表层叶绿素极大值(Subsurface Chlorophyll Maximum,SCM)现象在外海显著存在,受中尺度过程影响明显,SCM深度在34m到100m之间变化,在吕宋岛以西海域,黑潮入侵加速了上层水体的混合,SCM所在水层被显著抬升至34m左右;在冷涡影响区域,次表层叶绿素极大值层被抬升,涡旋中心比涡旋边缘抬升更为显著,同时SCM的厚度增大。

夏季东海东北部营养盐的分布变化特征

分别于2010年7月和2011年7月,在沿长江冲淡水扩散方向的东海东北部海域进行了典型站点CTD参数的测定和营养盐样品的采集,旨在了解长江不同径流量条件下该区域对长江冲淡水的响应过程及其中营养盐的分布变化特点。结果显示:在长江径流量较大的2010年7月,长江冲淡水(盐度<31)在研究区域表层自西向东的扩散范围明显大于径流量较小的2011年7月。而含有高浓度NO_3-N(如>15μmol/L)海水扩散范围在两个航次的变化却相反。由于海水层化以及表层浮游植物的吸收,各站表层NO_3-N、SiO_3-Si、PO_4-P等浓度一般较低,温盐跃层和次表层叶绿素最大值层以下其浓度升高并逐渐趋于稳定。2010年7月NH_4-N在研究区域各站贯穿整个深度的浓度明显大于2011年7月。与长江冲淡水和长江口相比,东海东北部水体表层SiO_3-Si/NO_3-N和PO_4-P/NO_3-N等营养盐摩尔比值明显降低。黑潮次表层水和黑潮中层水等水团含有较高的营养盐浓度(NO_3-N,SiO_3-Si及PO_4-P),与长江冲淡水相比,可能构成了东海东北部另一个重要的营养盐来源。