南黄海中部春季浮游植物水华过程与物理环境的关系初探

发布时间：2020-09-11 07:37

　　 水华是浮游植物生物量和生产力快速积累的过程。中纬度海区一年两次的水华对海洋食物网以及海洋生态系统的维持具有重要意义。对春季水华过程及其影响因素的研究,有助于提高对我国近海生态系统食物产出的关键过程的认识。多年的调查表明,南黄海中部春季水华均发生在黄海季节层化出现之前,这与普遍认为的层化加强,上混合层浅于浮游植物生长临界深度是水华发生的前提不符。因此找到陆架浅海另一种普适的水华发生判据是本研究面临的任务。 2007年及2009年春季,课题组参与973项目“我国近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理”组织的南黄海浮游植物水华及背景场多学科综合调查。其间发现水华的生消过程与天气状况密切相关,水华发生的时间地点与天气形势恰好吻合。我们提出,春季风速减小和海表面迅速升温,造成水体稳定性升高,是诱发南黄海中部水华暴发的重要因素。本文拟以数值模型对此科学假设进行确证。 首先通过处理并分析2009年春季南黄海水华航次的在大面站、水华追踪站以及两个连续站的RBR-CTD实测资料,对该海区温度、盐度、密度、叶绿素浓度等要素进行了研究。并通过计算得到了Thorpe尺度、.PEA(位能异常)及浮性频率,对2009年春季南黄海湍流混合特征进行了探讨。结果表明,2009年春季南黄海在海表面升温前主要由盐度控制,叶绿素高值区主要分布在近岸以及黄海南部。随着季风转向,风速减小,同时海表面迅速升温,层化加强,此时浮游植物迅速生长。 随后,通过分析2003年至2010年,1月到5月的SeaWiFS/MODIS叶绿素浓度、QuikSCAT散射计风场、NCEP/NCAR再分析海表面净热通量以及AVHRR海表面温度资料,研究多种物理因素对南黄海中部春季浮游植物水华触发的影响,并提出了一个判断春季初级生产力高低的指标。结果表明：南黄海中部,水温绝对值对春季浮游植物水华触发的影响较小,而海表面风速和净热通量对其具有显著影响；叶绿素浓度高峰值一般出现在海表面风速小于5 m/s且海洋获得的净热通量持续为正3-5天之后；水华前风速小于5 m/s持续的时间越长,其后出现的叶绿素浓度高峰值越大,春季累积的初级生产力也越高。 最后,本文利用无结构网格的有限体积三维海洋模型FVCOM,在已知大气强迫下模拟了渤黄海温盐场、湍动能场与环流场,并进行了分析。通过温盐剖面计算了PEA场,发现其20 J/m3等值线可以作为春季南黄海中部水华发生的指标。另外通过改变大气强迫下的两组模拟实验,证明了春季风速减小与海表面升温均能减弱水体次表层的湍混合,且春季风速减小的影响更加显著。本文证明了春季风速减小和海表面迅速升温,造成水体稳定性升高,是诱发南黄海中部水华暴发的重要因素这一假设。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：X55
【部分图文】：

图2一1:2009年3月24日至4月14日水华航次三个阶段站位及水深(单位:m)2009年3月24日至4月14日进行了为期20余d的水华观测，如图2一1所示。观测可大致分为3个阶段:第一阶段(3月24日至3月30日)，进行26个测站的大面观测(图2一1a);第二阶段(3月30日至4月4日)，进行了多个站位的水华追踪观测，目的是找到水华的暴发地，并立即在该处进行连续站观测(图2一lb):第三阶段(4月4日至4月14日)，在叶绿素浓度较高的Zllb与Z4d两站(图2一Ic)先后进行了约4d与sd的连续站观测。2.2资料分析2.2.1大面站2009年3月24日至3月30日对南黄海进行了26个站位的大面观测，各站的方位如图2一la所示。其间利用RBR一CTD获得了电导率、温度、压强以及叶绿素浓度的垂直剖面，同时通过采水器采集水样。大面站观测初期有降水，但随后转晴，风力维持在1一4级。下文将对大面站观测得到的表底层温度、盐度、叶绿素浓度

图2一2:盐度校正(横坐标:RBR一CTD，纵坐标:实验室)利用SYCZ一2型实验室海水盐度计测定水样盐度，该仪器盐度测量准确度为0.003四]。再利用最小二乘法，对KBR一CTD所获盐度数据进行校正，如图2一2所示。通过对比水华航次生态组测定的叶绿素浓度值，利用相同的方法，对RBR一CTD所获叶绿素浓度数据进行校正。本章图2一3到图2一6为最终获得的大面站表、底层温度、盐度、位势密度、叶绿素浓度的水平分布。图2一7到图2一8为通过密度剖面计算得到的Thorpe尺度及PEA(位能异常)的水平分布。Sur企 eeTe爪p己rature(DegC)Bono拼 TemPeratUre(DegC)___恤---

本文编号：2816402