利用长江口现代潮滩硅藻建立海平面转换函数的尝试性研究

发布时间：2020-04-09 17:54

【摘要】：在全球环境变化的大背景下,生活在地球上的人们正在经历着诸如全球气候变暖,海平面上升和生态系统恶化等全球性的环境事件。其中全球气候变暖导致的海平面上升对沿海地区人类的生存影响十分巨大。学者们预计到本世纪中叶,一些低海拔的太平洋岛国将淹没在海平面之下。另外,海平面上升对沿海地区的港口航运,居民取水和城市排水等都会造成影响。因此,对海平面的研究无论是学科理论上还是现实应用中都有着重要的意义。以地质记录中的与人类关系最为密切的全新世海平面变化为鉴,能使我们掌握更为准确的海平面从古至今的变化规律。前人们通过各种手段,如泥炭、古贝壳砂堤、微体古生物和一些海岸地貌证据等,建立了各种形态的全新世海平面曲线。但是这些方法大都通过定性的海陆沉积相变换和有机质测年等确定过去海平面的位置,缺少了一些定量的数学方法和理论模型。海洋微体古生物转换函数技术是近十余年随着计算机技术的发展而快速兴起的一项新技术。其结合了统计学和数学模型的方法,将现代微体古生物和影响其生长的环境变量之间的定量关系用转换函数的形式表现,以达到重建过去各地理环境信息的目的。转换函数法已经成为欧美地区研究海平面变化的不可或缺的定量手段之一,而在中国沿海地区全新世海平面定量重建中的应用却屈指可数。本文以崇明岛北部四激港和北堡港两处潮滩表层硅藻为例,详细介绍建立其与海平面之间的转换函数的具体过程,包括现代表层样采集、统计学分析、误差的可能来源和减小误差的方法,以探究该方法在长江口地区的可行性。通过对两个剖面的表层硅藻样品分析发现,硅藻属种在不同的垂直分带上都有其特定的优势种。之后通过对硅藻属种和各环境因子之间的典型对应分析(CCA)发现,两个剖面的高程参数SWLI对潮滩硅藻属种排序有着很高的解释贡献率。随后我们用两种常用转换函数模型WA和WA-PLS对四激港的样品建立硅藻与SWLI之间的转换函数,结果显示全样最佳模型为WA-PLS模型的组分5,其相关系数(Jack_R2)达到0.9,而预测均方根差(RMSEP)仅为12.622。若不考虑潮上带样品SYl后的转换模型其精度更能达到±10cm。此外,我们用PLS和WA-PLS模型对北堡港的样品建立转换函数,其结果同样令人比较满意。在WA-PLS的5个组分中组分2提供了最高的Jack_R2(0.91705)和最小的RMSEP(7.6553)。而由于该剖面的硅藻属种对高程的响应更偏向于单峰模型,因此PLS模型中的组分2比WA-PLS的组分2具有更强的推导能力。通过本文的研究,得出以下三点主要结论：第一,崇明岛北部潮滩表层硅藻具有较为明显的垂直分带性,在不同的潮位带或植被带,都有其相应的优势硅藻属种。第二,潮滩表层硅藻的分布受到各种环境因子(如孔隙水盐度和pH、高程、沉积物TOC和粒度等因素)的制约。而高程因子对硅藻的分布的解释贡献率足以建立硅藻—高程之间的转换函数。第三,两个剖面所建立的硅藻—高程转换函数都具有比较高的检验相关系数(Jack_R2)和较低预测均方根差(RMSEP),有较强的推导能力。说明用硅藻—海平面转换函数来重建古海平面波动在本地区是可行的。本地区现代潮滩表层硅藻及其环境因子的研究很少,本文所采集的潮滩表层样品也比较有限且多位于中高潮滩,长江口现代表层硅藻数据库有待进一步完善。而本文所建立的转换函数由于条件限制,并未能在本地区的沉积钻孔中得到检验,并对古海平面的波动进行重建。最本文以期带动此项技术在国内的发展,促进高精度海平面定量重建,从而能为沿海地区海岸带管理提供更详实、更具现实指导意义的地质记录。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P736

【参考文献】