台风对我国东部河口近海物质输运及水环境影响研究

发布时间：2017-12-19 23:27

  本文关键词：台风对我国东部河口近海物质输运及水环境影响研究　出处：《华东师范大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：台风是影响我国东部河口近海水环境最严重的自然灾害之一。一方面,台风过境加强了近海水体的混合过程,另一方面,台风带来的强降雨使入海河流径流量快速增加,大量的陆源物质不断被冲刷带入河口近海地区。台风作用下的这些变化在很大程度上改变了河口近海水体的物理、化学及生物过程,继而对该地区生态系统的结构及功能产生了一定影响。研究台风后我国东部河口近海水环境的变化及其产生的生态效应,对进一步了解长时间尺度上该地区生态系统的演化过程具有重要的意义。由于台风过境期间气象条件的限制,在我国东部河口近海地区,采用现场采样的方法研究台风前后水环境变化的工作较少。本论文在几次难得的现场采样数据基础上,结合一些遥感与模型数据,研究了台风过境对闽江河口上段、长江口及其邻近海域以及东海东北部海域三个不同区域物质输运、水环境及浮游植物生长的影响。此外,通过对比多个强台风过境前后东海表层Chl a浓度的变化情况,分析了台风带来的强降雨及流场改变对东海表层浮游植物生长及分布的影响。论文取得的主要研究成果如下：1.阐明了台风影响下闽江河口上段物质输运的变化过程台风Soulik (1307)与Trami(1312)影响下闽江河口上段主要物质浓度与输送通量均出现了显著变化。Soulik登陆当天DIN、 PO43-及TSM等浓度与前一天相比分别增加了7.2%、18.2%及409.3%,由于洪水的冲刷及稀释作用,Chl a浓度比台风登陆前一天减少了57.7%;Trami登陆当天DIN、 PO43及TSM浓度与前一天相比分别提高了21.5%、65.4%及98.6%,Chl a浓度则降低了62.2%。另外,Trami登陆当天测得的DOC及POC浓度与台风前相比分别增加了169.3%及138.3%。在营养盐输入增加及台风后水环境趋于稳定的影响下,两次台风过后河口上段浮游植物生长均加快,Chl a浓度不断增加,最后甚至高于台风前水平。受到径流量及物质输运浓度共同增加的影响,台风期间闽江河口上段DIN、 PO43-、TSM以及有机碳等物质的输送通量增长较快,两次台风对该年7、8两月各物质入河口总通量的贡献率介于35%-45%之间。2.揭示了长江口及其邻近海域水环境与浮游植物生长对过境台风的响应过程在台风Haikui(1211)过境期间,强风产生的扰动加强了长江口及其邻近海域水体的混合过程,但该过程对水环境影响时间较短,长江冲淡水扩展以及外海水入侵在台风后该地区水环境的变化过程中发挥了更大的作用。其中台风后冲淡水扩展的加强对上层水体影响较大,上层盐度在台风后降低,营养盐浓度则明显增加。外海水入侵对底层水环境的改变作用更大,研究区域底层盐度在台风后出现增加,氮、硅营养盐浓度则有所降低。中层水环境受到了各种因素的共同影响,变化过程较复杂。由于台风过境时水体扰动加强及光照受限,台风刚过后外侧采样海域浮游植物生物量先是显著减少,之后又不断增加,后面甚至远高于台风前水平。3.阐释了连续台风过境背景下东海东北部海域水环境及初级生产力的变化特征连续两个台风过境背景下,第一个台风Maemi (0314)对研究海区上层水环境及初级生产力的改变作用更大。后续台风Choi-Wan (0315)虽然进一步加强了上层水体的混合程度以及延长了初级生产力增加持续的时间,但因为前面台风的影响,Choi-Wan过后海表温度(Sea Surface Temperature, SST)的降低以及初级生产力的增加均不明显。除了加强垂直混合过程外,台风对海水平流输运的改变也产生了一定影响,部分海区上层水体温度、盐度、营养盐以及浮游植物在台风后重新分布。与表层相比,台风对海表以下浮游植物生长的改变作用更大。台风期间垂直混合过程的加强破坏了海洋次表层叶绿素最大值(Subsurface Chlorophyll Maximum, SCM),部分海区SCM在台风后不明显。但随着水体的稳定及下层营养盐的补充,一段时间后SCM又重新出现,而且与台风前相比层内浮游植物生物量显著增加。台风期间SCM内的部分浮游植物也可以被夹带到表层,同样促进了台风后表层叶绿素浓度的增加,但过往研究在计算台风后海洋初级生产力时把这些外来的浮游植物也包含在内,因此这些研究很可能高估了台风对海洋初级生产力增加的实际贡献。4.发现了台风对东海表层浮游植物生长及分布影响的多样性在比较了9个强台风过境前后东海表层Chl a浓度的变化情况后,发现并不是每个台风都可以使其影响海区浮游植物生物量明显增加。台风前Chl a浓度以及台风滞留时间是影响台风后Chl a浓度高低的两个主要因素,除个别情况外,台风后SST以及台风强降雨对台风后Chl a浓度高低的影响有限。台风作用下流场的变化在一定情况下也可以改变海洋表层浮游植物的分布状况,低Chl a浓度海水的持续入侵使部分海区的表层Chl a浓度在某些台风过后出现了降低。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P444;P734;X145
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本文编号：1309867