青岛近海物理-生物地球化学过程及其生态响应

近些年来，夏季黄海浒苔大规模暴发，并在青岛近岸海域大面积聚集，引起了广泛的关注。本文基于在夏季和冬季所获得的多学科调查资料，重点研究了青岛近海的水文-生物地球化学过程及其生态影响，阐明了该海域物理-化学-生物等多参数之间的耦合响应。研究显示，夏季黄海冷水团的边界可扩展至青岛近岸海域，并在局部涌升至上层水体，形成沿岸上升流；该上升流可对上层营养盐产生一定的补充，进而促进浮游植物的繁殖，并于底层海域对应形成溶解氧（DO）和pH的低值。夏季青岛近海的上升流可能还有利于随南风漂移至此的浒苔的生长，并在一定程度上引起浒苔的局地旺发；同时，夏季该海域特定的锋面系统对浒苔聚集的影响也不容忽视。冬季黄海暖流在苏北浅滩外侧向山东半岛南部海域延伸，扩展至青岛近海的暖水舌与近岸低温水之间的锋面特征明显，而且在向岸暖水与近岸冷水间还对应形成了明显的营养盐和叶绿素（Chl-a）锋面。该项研究从多学科交叉的视角，增进了对青岛近海物理、化学和生物过程之间耦合关系的认识。     

夏季南黄海跨锋断面的生态环境特征及锋区生态系的提出

基于2006年夏季综合调查资料,分析和研究了南黄海陆架锋的分布以及跨锋断面的生态环境特征,并结合锋区的生物学和生态学现象,提出了锋区生态系的观点.结果表明:在南黄海西部冷水团边界附近海域存在因潮混合而形成的浅水陆架锋(潮汐锋),其中以长江口东北部至江苏北部外海、山东石岛外海和海州湾外侧的陆架锋最明显,而且与表层冷水区相...     

青岛冷水团的生成与演变研究

本文基于现场观测资料并结合FVCOM三维海洋模式的模拟结果,研究了2010年青岛冷水团生消过程和演变机制。结果表明,山东半岛东南海域的中层冷水是青岛冷水团的雏形,于4月中旬演变为青岛冷水团,位于青岛东南外海40m以下的盐度锋面中;刻画了青岛冷水团的消亡过程:5月青岛冷水团的北部底层水并入南黄海底层冷水中,构成南黄海的西部冷中心;而南部水团面积大幅减小,温盐特征大幅上升;6月上旬,青岛冷水团完全被南黄海底层冷水吞并,青岛冷水团完全消亡;揭示了青岛-石岛近海反气旋涡、黄海冷水团锋面密度环流对青岛冷水团的作用,前者是青岛冷水团存在的动力机制,后者加剧了底层海域的水平热量交换,促使了青岛冷水团的消亡。     

黄海西南部陆架锋区锋断面环流数值模拟

浅水陆架锋是近岸混合区与外海层化区的分界面,对近海海雾形成、渔业生产及污染扩散有重要影响。赵保仁根据实测SST资料利用Simpson-Hunter参量提出黄海沿岸区域存在潮混合控制的浅水陆架锋,他还进一步指出,黄海沿陆架锋与冷水团边界区是黄海的主要上升流区,即锋面上升流区,夏季黄海西部沿岸存在沿冷水团锋面南下的强流。James用这一诊断模型讨论过锋区环流情况,Garret等用的是半诊断模型。他们均得出垂直于锋面的断面内在锋区附近存在着双环流结构。     

南黄海西部的陆架锋及冷水团锋区环流结构的初步研究

本文依据1984年7月的实测水文资料和卫星图片,指出了南黄海西部存在着因潮混合形成的浅水陆架锋,分析了陆架锋区的水文结构,指出在冷水团锋面区域海洋上层存在着一个因下层冷水上升而形成的低温、高盐、高氧带,沿陆架锋及冷水团边界区域,是黄海的主要上升流区。本文还指出,夏季黄海沿岸流主要是一支沿黄海冷水团锋面南下的强流(jet)。在冷水团衰退时期,随着冷水团的退缩,这一沿锋面的流动将向外海推移。     

黄海冷水团上升流对叶绿素垂向分布的影响

利用黄海冷水团物理-生态耦合模式，对冷水团水域叶绿素垂向分布的季节变化进行了数值模拟研究。物理模式为冷水团热动力模型，生态模式主要考虑叶绿素，营养盐和食植浮游动物基本状态变量的耦合方程。研究结果表明，黄海冷水团上升流对叶绿素垂向分布的夏季上层结构具有显著影响。整个夏季，受上升流的影响，叶绿素垂向分布最大值的位置向海面抬升，量值增大，混合层叶绿素的平均浓度增加，与实测资料比较表明，考虑冷水团上升流的影响比不考虑上升流与实测结果符合要好。     

南黄海西北部夏季潮锋的观测和分析

根据2001-2004年逐年6月多学科综合调查资料和同期NASA的MODIS/Terra卫星遥感SST资料,对南黄海西北部夏季潮锋的不连续分布现象做了分析;并通过三维潮流数值模式计算Simpson-Hunter参数(以下简称S-H参数)分布,对不连续分布的形成机制做了讨论.层化季节南黄海西北部的苏北浅滩-海州湾外侧和山东半岛东部的成山头-石岛外海存在显著潮锋现象,而在两海域之间、青岛以东的山东半岛南部121°~122°E的近岸海域无显著潮锋持续存在;较高分辨率的潮流数值模拟的结果表明潮锋的不连续性分布主要是由潮混合和地形的共同作用而形成.潮锋不连续处海域潮混合较弱,层化现象更为显著.南黄海西北部底层锋形态较为显著,位于通过潮流模式计算的Simpson-Hunter参数1.8~2.4之间,与2.2等值线分布较为一致;表层锋则在海州湾外侧和石岛沿岸海域较为明显.潮锋不连续的分布特征对该海域的生态环境造成一定的影响,叶绿素a、中华哲水蚤、鳀鱼卵子等的数量分布都在潮锋显著的苏北浅滩-海州湾外侧和成山头-石岛外海海域形成较为密集的分布.     

2011年春、夏季黄海、东海营养盐分布特征研究

利用2011年4月和8月的调查资料,分析讨论了春、夏季黄海、东海营养盐分布特征及影响因素。结果表明,在调查海域,春季的硅酸盐、硝酸盐的浓度较高;夏季磷酸盐、氨氮的浓度较高。受长江冲淡水影响,长江口-浙闽近海表层营养盐浓度较高,且夏季高值区向外海扩展;外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。南黄海营养盐主要受长江冲淡水、黄海冷水团、黄海暖流的共同影响,夏季形成强烈的温跃层,在底层维持着一个稳定的高盐、富营养盐的冷水团。     

南黄海冷水团海域溶解氧和叶绿素最大现象值及营养盐累积的季节演变

基于2006-2007年在南黄海冷水团海域开展的4个季度月的调查资料, 重点研究了该海域溶解氧(DO)、叶绿素a(Chl a)最大值现象和营养盐累积的季节演变规律。结果表明:春至秋季黄海冷水团海域DO和Chl a最大值层深度具有先加深后变浅的趋势, 出现最大值层的海域面积呈现出先增大后缩小的变化过程, DO和Chl a最大值层的深度及面积在夏季均达到最大, 至冬季DO和Chl a最大值现象消失;夏季冷水团海域深水区DO最大值处的氧含量整体高于春季, 而冷水团边界附近氧最大值处的氧含量整体低于春季;春至秋季冷水域深水区次表层Chl a最大值处的Chl a含量先降低后升高, 于夏季时最低, 入秋后开始升高, 而一年四季中冷水域边界附近Chl a最大值处的Chl a含量却在夏季时最高, 而且显著高于深水区。黄海冷水团海域的底层营养盐储库具有一定的空间异质性, 冷水域底层通常分别在深水区和西部边界处存在营养盐高值核心, 其中位于深水区的高值核心位置季节变化不明显, 而位于冷水域西部边界附近的高值核心位置则呈现出自春季至夏季向西移动、入秋后又向东部移动的季节变化特征。水文物理因素和生物化学过程对DO、Chl a最大值及营养盐储库的季节演变具有重要的调控作用。     

黄海南部及东海北部夏季若干水文特征

本文就近几年作者在黄海南部和东海北部进行调查研究(夏季)的主要成果予以阐述,结论为:(1)南黄海底层冷水可进一步划分为三个次级水团;(2)潮混合对黄海冷水团边界和黄海温跃层等有重要影响,它还形成海面的陆架锋;(3)夏季南黄海上层存在着闭合的密度环流,而黄海沿岸流性质上属锋面强流,济州岛西南存在着气旋式海水运动;(4)黄海暖流不再深入黄海冷水团内部,但其内部可能存在着方向相反的一对弱环流;(5)长江口海区存在着可能是因台湾暖流逆坡行进产生的上升流现象。     

夏季南黄海浮游动物分布及其影响因素分析

基于2006年7-8月在南黄海西部 (32°~37°N,124°E以西) 进行的137个站位的浮游动物大面调查,研究了浮游动物的种类组成、丰度、生物量、优势种及生态环境指示种的分布及影响因素。结果显示,浮游动物种类组成较以往多,中华哲水蚤对浮游动物丰度贡献最高,超过50%,生物量也明显高于以往,本研究胶质性浮游动物生物量超过非胶质性浮游动物。优势种组成差别不大,中华哲水蚤存在2个丰度高值区,一个位于叶绿素a浓度较低的黄海冷水团内,一个位于海区南部;强壮滨箭虫出现频率最高,高丰度区与中华哲水蚤不同,主要位于山东半岛南岸至海州湾外侧;细足法鲹主要分布在34°N以北的冷水团范围内,在盐度低于31的海区几乎绝迹;太平洋磷虾主要分布在33°~35°N的深水区。暖水种精致真刺水蚤和肥胖软箭虫在海区南部较多,与北向的长江冲淡水和台湾暖流有关,其分布北限受到南向的苏北沿岸流和黄海冷水团的影响,这两种浮游动物在南黄海的分布可以反映上述海流的相互作用。     

基于2002-2018年MODIS数据的黄海叶绿素a时空变化研究

浮游植物作为食物链的基础,对海洋生态系统具有重要影响。黄海作为我国重要的渔场,渔业资源面临枯竭的危险,因此对该区浮游植物进行研究具有重要意义。叶绿素a浓度是反映浮游植物生物量的重要指标。利用谷歌地球引擎平台对2002-2018年的MODIS Aqua叶绿素a浓度数据进行处理,并研究其时空分布与变化特征,然后结合区域气候、水文与地理特征以及海洋表面温度、风速、盐度、光合有效辐射和混合层厚度数据分析了其分布与变化的原因。研究发现:受陆源营养物质输入、近岸上升流以及黄海中央冷水团影响,叶绿素a浓度分布呈现由近岸向黄海中部递减特征;在季风、气候、水文的控制下,受风速、海洋表面温度、光合有效辐射、中央冷水团的影响,叶绿素a浓度的最大值出现在4月份,而最小值出现在6、7月份;受苏北沿岸海域海水污染和水体富营养化影响,沿岸海域盐度明显增加,海州湾叶绿素a浓度增速较大;影响黄海叶绿素a浓度变化的环境因子较复杂,除了部分月份存在显著的相关影响因子外,在全年和各季中不存在主导影响因子。     

The temporal and spatial variability of the Yellow Sea Cold Water Mass in the southeastern Yellow Sea, 2009-2011

The Yellow Sea Cold Water Mass(YSCWM) is one of the important water mass in the Yellow Sea(YS).It is distributed in the lower layer in the Yellow Sea central trough with the temperature less than 10 C and the salinity lower than 33.0.To understand the variability of the YSCWM,the hydrographic data obtained in April and August during 2009–2011 are analyzed in the southeastern Yellow Sea.In August 2011,relatively warm and saline water compared with that in 2009 and 2010 was detected in the lower layer in the Yellow Sea central area.Although the typhoon passed before the cruise,the salinity in the Yellow Sea central trough is much higher than the previous season.It means that the saline event cannot be explained by the typhoon but only by the intrusion of saline water during the previous winter.In April 2011,actually,warm and saline water(T >10 C,S >34) was observed in the deepest water depth of the southeastern area of the Yellow Sea.The wind data show that the northerly wind in 2011 winter is stronger than in 2009 and 2010 winter season.The strong northerly wind can trigger the intrusion of warm and saline Yellow Sea Warm Current.Therefore,it is proposed that the strong northerly wind in winter season leads to the intrusion of the Yellow Sea Warm Current into the Yellow Sea central trough and influenced a variability of the YSCWM in summer.     

基于光学传感器在南黄海硝酸盐调查中的使用初探

南黄海海域中营养物质影响生物地球化学循环过程,为了加强对此过程的机制与速率的认识,本文利用新型硝酸盐传感器(Submersible Ultraviolet Nitrate Analyzer,SUNA)在2016年5、6月开展南黄海硝酸盐调查,进行了实验室标定、现场调查及后续数据处理改进等工作。讨论了其在南黄海使用的可靠性,综合考虑了南黄海典型的温-盐结构特征及苏北浅滩的高浊度对SUNA测定结果的影响,较深入地分析了温度-盐度校正、浊度的影响等方面。测定结果表明,在实验海域中修正后的硝酸盐数据与采用国家标准的传统方法的同步观测结果具有良好的线性关系,相关性达到0.9以上,SUNA可在苏北浅滩等浊度较高的海域中使用。     

黄海绿潮研究:回顾与展望

自2007年以来,南黄海海域连年发生大规模绿潮(green tides),至2018年已连续12年出现。大规模绿潮对南黄海西部沿海一线的景观、环境和养殖业造成了严重破坏,已经成为黄海海域一类常态化的生态灾害问题。每年夏季,苏、鲁沿海一线地方政府都要投入大量人力物力,对海滩上堆积的绿藻进行收集和处理。针对绿潮问题,我国政府组织相关学者,围绕绿潮起源、成因、危害、监测和防控进行了大量调查和研究工作。经过多年研究,在黄海绿潮原因种及其鉴定方法、黄海绿潮起源地与早期发展过程、影响黄海绿潮的关键因素等方面已经有了比较系统、深入的认识,确认了黄海绿潮的原因种为浒苔(Ulva prolifera),发现黄海绿潮主要起源于南黄海西部的苏北浅滩海域,基本阐明了浅滩区绿潮早期发展的关键过程。浒苔自身的生物学特性、苏北浅滩独特的海域环境特征,以及浅滩区的养殖活动是影响黄海绿潮形成的关键要素。但是,在绿潮原因种浒苔的最初来源、绿潮的生态效应,绿潮演变趋势以及绿潮防控对策等方面仍需进一步开展研究工作。为验证黄海绿潮成因方面的科学认识,对绿潮防控工作提供思路和技术保障,青岛海洋科学与技术国家实验室设立了鳌山科技创新计划项目"近海生态灾害发生机理与防控策略",将黄海绿潮作为一项重要生态灾害问题开展研究,旨在进一步阐明绿潮成因,为绿潮防控提供坚实的科学依据。     

Radium-traced nutrient outwelling from the Subei Shoal to the Yellow Sea: Fluxes and environmental implication

The Subei Shoal is the largest sandy ridge in the southern Yellow Sea and is important source for nutrient loading to the sea. Here, the nutrient fluxes in the Subei Shoal associated with eddy diffusion and submarine groundwater discharge（SGD） were assessed to understand their impacts on the nutrient budget in the Yellow Sea. Based on the analysis of 223 Ra and 224 Ra in the field observation, the offshore eddy diffusivity mixing coefficient and SGD were estimated to be 2.3×10⁸ cm     

Sediment transport in the Yellow Sea and East China Sea

Eight survey cruises in different seasons have been conducted in the Yellow Sea (YS) and East China Sea (ECS) during the period from 2000 to 2008. Suspended sediment concentration (SSC) and hydrological data were collected during each cruise. Data analysis showed that total suspended sediment mass was approximately 0.18 × 10⁹ tons in the surveyed area during spring and autumn seasons. Highly turbid waters were found in the shallow waters between the Subei coast, the Changjiang estuary and the Zhejiang coast with seasonal variations.     

黄海夏季沉积物中异养细菌的现存量及分布特点

采用DAPI荧光染色技术, 进行了2007年6月和2008年7月黄海底栖异养细菌的丰度和生物量及分布特点研究。结果表明, 2007年底栖细菌的丰度为(1.13±0.39)×109cells/cm3, 生物量为(49.63±17.26)?gC/cm3; 2008年底栖细菌的现存量较2007年低了约43%。南黄海的底栖细菌现存量较北黄海分别低8%(2007年)和13%(2008年), 而中央冷水团则较其外围区域高约10%和37%, 在南黄海呈现中央冷水区域高于近岸的分布特点, 而在北黄海则正相反。统计分析表明, 2007年北黄海底栖细菌丰度与沉积物叶绿素a含量呈极显著正相关, 南黄海细菌丰度与沉积物有机质含量及底层水盐度呈极显著正相关; 而2008年北黄海细菌丰度与环境因子未见明显的相关性, 在南黄海则与底层水的叶绿素含量呈极显著负相关, 显示浒苔暴发可能对底栖细菌产生了明显抑制。