黄海溶解无机氮及颗粒有机氮收支与转化模型
发布时间：2021-10-07 00:40
为了解黄海氮营养盐的循环规律与收支情况,利用一个高分辨率物理-生物地球化学耦合模型（ECSECOM）,模拟了黄海溶解无机氮（DIN）、颗粒有机氮（PON）的循环收支情况,分析了各源汇项的空间分布特征及季节变化规律及不同形态之间转化规律.结果表明:黄海DIN浓度在春、夏季较低,秋、冬季恢复至高水平.PON浓度在冬、春季较低,在夏、秋季有升高的趋势.浮游植物光合作用和呼吸作用是DIN最主要的汇和源,初级生产消耗的DIN中29.47%由水体内碎屑物质矿化分解提供,外源输入的DIN占总浮游植物生长需求的14.60%.浮游植物死亡是PON最大的源,沉积物为PON的净汇.大气氮沉降对黄海的影响范围全面,底沉积物释放和河流输入的DIN对黄海的影响是局地的.从PON与DIN之间的循环转化来看,PON中有48.50%转化为DIN,其余大部分都沉积到海底界面,而DIN向PON的转化率为38.85%.
【文章来源】：中国环境科学. 2020,40(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
模型模拟区域示意
将2017年春季航次及2018年夏季航次中使用垂向高精度硝酸盐测量仪SUNA-V3测量得到硝酸盐的现场观测数据与模型模拟DIN浓度对比,发现线性拟合后的相关系数分别为0.57、0.40,相关性较好.观测数据标准差为4.80,4.50mmol/m3,模型模拟结果标准差为3.60,3.90mmol/m3,两者均方根误差为4.00,4.70mmol/m3.由图2可知,春季表层DIN浓度中部低于近岸,苏北沿岸和长江口外海区为高值区,底层高于表层,高值区主要出现在长江口至苏北浅滩沿岸及朝鲜半岛沿岸海域;夏季表层高值区仅出现在长江口到苏北沿岸的近岸区域,黄海东部海域的DIN浓度较低,南黄海浓度高于北黄海,底层黄海冷水团区域为高值区,总体来说模型可以再现DIN的主要分布特征,但从量值上看,春季,在黄海中部表层模拟较低,夏季底层模拟较高.张传松等[6]2006年夏季在北黄海测得颗粒氮的平均浓度为23.80mg/m3,模型模拟北黄海夏季平均PON浓度为28.14mg/m3,王海荣[41]在黄东海测得夏季PON浓度范围是0～267.02mg/m3,平均值为33.62mg/m3,冬季为0～244.80mg/m3,平均值为31.70mg/m3,高值集中在长江口外苏北浅滩附近.模型模拟DIN,PON浓度虽然较真实值有所偏差,但仍能很好地表征黄海DIN,PON的空间分布和季节变化.综上所述,ECSECOM模型可以较为准确的模拟出营养盐在黄海的季节变化和空间分布,可以用于研究相关收支的源汇过程.
11月表层DIN浓度近岸高远海低,且向外海有一定梯度,苏北沿岸、长江口东北高值区较7月有所扩展,在苏北浅滩有浓度高于200.00mgN/m3的区域朝鲜半岛沿岸DIN浓度回升至大于50.00mg N/m3黄海中部浓度低,北黄海沿岸高值区较夏季有所扩展.底层DIN浓度在苏北沿岸、黄海中部浓度高,近岸表底差异不大,中部高值区较夏季浓度有所提高范围扩大.黄海PON浓度表、底层分布如图4,1月表层PON浓度在苏北浅滩浓度高,常年维持高值,北黄海在大同江口有高值.表层仅在苏北沿岸北部、汉江口北黄海东北部近岸存在大于50.00mgN/m3区域.底层与表层分布相对一致[41],但浓度相对表层高[43].
【参考文献】：
期刊论文
[1]沙尘和灰霾期间中国近海大气氮沉降通量估算[J]. 陈春强,张强,关晓东,黄蕾,薛迪,王娇,刘晓环. 中国环境科学. 2019(06)
[2]2013年夏秋季黄海溶解无机氮的分布及季节变化特征[J]. 殷京玉,金春洁,石晓勇,张传松. 海洋通报. 2017(01)
[3]黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应[J]. 赵晨英,臧家业,刘军,孙涛,冉祥滨. 中国环境科学. 2016(07)
[4]海底边界层沉积物再悬浮的研究进展[J]. 文明征,单红仙,张少同,郭磊,刘晓磊,贾永刚. 海洋地质与第四纪地质. 2016(01)
[5]秋季北黄海溶解有机氮的分布特征及机制分析[J]. 胡莹莹,李延伟,宗虎民,陈淑梅,张浩. 海洋环境科学. 2014(06)
[6]春季东海赤潮高发区颗粒有机物的分布及影响因素[J]. 刘超,梁生康,石晓勇,黄爽. 环境科学学报. 2014(09)
[7]长江口及邻近海域表层海水硅酸盐混合模式的初步研究[J]. 杜锦,石晓勇,李宏亮,卢勇,陈鹏,张传松. 海洋学研究. 2014(01)
[8]渤黄海营养盐结构及其潜在限制作用的时空分布[J]. 谢琳萍,孙霞,王保栋,辛明. 海洋科学. 2012(09)
[9]长江口及邻近海域夏季溶解无机碳体系及其响应机制初探[J]. 王斌,陈建芳,金海燕,李宏亮,刘希真,庄燕培,徐燕青,张海生. 海洋学研究. 2011(03)
[10]南黄海和东海表层水两种粒级颗粒物和颗粒氮含量的分布特征[J]. 裴志超,刘广山,彭安国,门武. 台湾海峡. 2010(04)
博士论文
[1]胶州湾水体交换与营养盐收支过程数值模型研究[D]. 刘哲.中国海洋大学 2004
硕士论文
[1]乳山湾近海与黄渤海溶解氧、有机碳、氮和磷的循环与收支的关键过程研究[D]. 赵晨英.国家海洋局第一海洋研究所 2017
[2]未来黄东海生态环境变化情景预测[D]. 赵一丁.中国海洋大学 2015
[3]黄东海颗粒有机碳、氮的分布及沉降通量估算[D]. 王海荣.中国海洋大学 2008
本文编号：3421045
【文章来源】：中国环境科学. 2020,40(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
模型模拟区域示意
将2017年春季航次及2018年夏季航次中使用垂向高精度硝酸盐测量仪SUNA-V3测量得到硝酸盐的现场观测数据与模型模拟DIN浓度对比,发现线性拟合后的相关系数分别为0.57、0.40,相关性较好.观测数据标准差为4.80,4.50mmol/m3,模型模拟结果标准差为3.60,3.90mmol/m3,两者均方根误差为4.00,4.70mmol/m3.由图2可知,春季表层DIN浓度中部低于近岸,苏北沿岸和长江口外海区为高值区,底层高于表层,高值区主要出现在长江口至苏北浅滩沿岸及朝鲜半岛沿岸海域;夏季表层高值区仅出现在长江口到苏北沿岸的近岸区域,黄海东部海域的DIN浓度较低,南黄海浓度高于北黄海,底层黄海冷水团区域为高值区,总体来说模型可以再现DIN的主要分布特征,但从量值上看,春季,在黄海中部表层模拟较低,夏季底层模拟较高.张传松等[6]2006年夏季在北黄海测得颗粒氮的平均浓度为23.80mg/m3,模型模拟北黄海夏季平均PON浓度为28.14mg/m3,王海荣[41]在黄东海测得夏季PON浓度范围是0～267.02mg/m3,平均值为33.62mg/m3,冬季为0～244.80mg/m3,平均值为31.70mg/m3,高值集中在长江口外苏北浅滩附近.模型模拟DIN,PON浓度虽然较真实值有所偏差,但仍能很好地表征黄海DIN,PON的空间分布和季节变化.综上所述,ECSECOM模型可以较为准确的模拟出营养盐在黄海的季节变化和空间分布,可以用于研究相关收支的源汇过程.
11月表层DIN浓度近岸高远海低,且向外海有一定梯度,苏北沿岸、长江口东北高值区较7月有所扩展,在苏北浅滩有浓度高于200.00mgN/m3的区域朝鲜半岛沿岸DIN浓度回升至大于50.00mg N/m3黄海中部浓度低,北黄海沿岸高值区较夏季有所扩展.底层DIN浓度在苏北沿岸、黄海中部浓度高,近岸表底差异不大,中部高值区较夏季浓度有所提高范围扩大.黄海PON浓度表、底层分布如图4,1月表层PON浓度在苏北浅滩浓度高,常年维持高值,北黄海在大同江口有高值.表层仅在苏北沿岸北部、汉江口北黄海东北部近岸存在大于50.00mgN/m3区域.底层与表层分布相对一致[41],但浓度相对表层高[43].
【参考文献】：
期刊论文
[1]沙尘和灰霾期间中国近海大气氮沉降通量估算[J]. 陈春强,张强,关晓东,黄蕾,薛迪,王娇,刘晓环. 中国环境科学. 2019(06)
[2]2013年夏秋季黄海溶解无机氮的分布及季节变化特征[J]. 殷京玉,金春洁,石晓勇,张传松. 海洋通报. 2017(01)
[3]黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应[J]. 赵晨英,臧家业,刘军,孙涛,冉祥滨. 中国环境科学. 2016(07)
[4]海底边界层沉积物再悬浮的研究进展[J]. 文明征,单红仙,张少同,郭磊,刘晓磊,贾永刚. 海洋地质与第四纪地质. 2016(01)
[5]秋季北黄海溶解有机氮的分布特征及机制分析[J]. 胡莹莹,李延伟,宗虎民,陈淑梅,张浩. 海洋环境科学. 2014(06)
[6]春季东海赤潮高发区颗粒有机物的分布及影响因素[J]. 刘超,梁生康,石晓勇,黄爽. 环境科学学报. 2014(09)
[7]长江口及邻近海域表层海水硅酸盐混合模式的初步研究[J]. 杜锦,石晓勇,李宏亮,卢勇,陈鹏,张传松. 海洋学研究. 2014(01)
[8]渤黄海营养盐结构及其潜在限制作用的时空分布[J]. 谢琳萍,孙霞,王保栋,辛明. 海洋科学. 2012(09)
[9]长江口及邻近海域夏季溶解无机碳体系及其响应机制初探[J]. 王斌,陈建芳,金海燕,李宏亮,刘希真,庄燕培,徐燕青,张海生. 海洋学研究. 2011(03)
[10]南黄海和东海表层水两种粒级颗粒物和颗粒氮含量的分布特征[J]. 裴志超,刘广山,彭安国,门武. 台湾海峡. 2010(04)
博士论文
[1]胶州湾水体交换与营养盐收支过程数值模型研究[D]. 刘哲.中国海洋大学 2004
硕士论文
[1]乳山湾近海与黄渤海溶解氧、有机碳、氮和磷的循环与收支的关键过程研究[D]. 赵晨英.国家海洋局第一海洋研究所 2017
[2]未来黄东海生态环境变化情景预测[D]. 赵一丁.中国海洋大学 2015
[3]黄东海颗粒有机碳、氮的分布及沉降通量估算[D]. 王海荣.中国海洋大学 2008
本文编号：3421045
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