夏季南海西部中尺度物理过程对营养盐和叶绿素a分布特征的影响

通过对2014年8月31日-9月26日国家自然科学基金委南海西部综合航次的调查结果分析,发现在中南半岛沿岸海域存在具有低温高盐的冷涡和位于其东南部海域具有高温低盐的暖涡。相对于暖涡和其他海域,冷涡水团含有更高的营养盐,并在50 m、75 m和100 m层增加明显,DIP分别高0.21 μmol/L、0.39 μmol/L和0.23 μmol/L,DIN分别高4.94 μmol/L、7.56 μmol/L和3.76 μmol/L,DSi分别高2.55 μmol/L、5.25 μmol/L和3.46 μmol/L,说明冷涡对提高初级生产力具有明显的营养优势条件和巨大潜力;叶绿素a最大值均出现在50 m层,其中以海南岛近岸海域最大,冷涡在25 m层提高初级生产力明显,主要是受营养盐影响显著;而在75 m、100 m层可能受到冷涡带来的低温环境而导致叶绿素a含量不高。     

基于长时序遥感影像的胶州湾秋季叶绿素a浓度变化及其影响因素研究

水体中叶绿素a的含量是研究浮游植物生物量、初级生产力的重要指标,因此对于河口海湾区域叶绿素a的长期监测具有重要的生态学意义。借助遥感技术能够获取长时序大范围观测数据的特点,本文利用1986-2015年的Landsat TM/ETM+影像,通过构建基于实测数据的定量反演模型,得到了30年来胶州湾海域秋季叶绿素a浓度的分布情况:叶绿素a浓度的空间分布规律稳定,呈现西北高东南低的特点,叶绿素a浓度均值呈波动略有上升的趋势。本文利用遥感反演的胶州湾海表面温度及胶州湾流域的土地利用分类和景观格局指数,从自然因素和人为因素两方面对胶州湾叶绿素a浓度时空分布的影响因素进行分析,发现胶州湾秋季叶绿素a浓度与海表面温度密切相关,并且受到近海养殖区破碎化程度、修建大型人工设施等人为因素的影响。     

中国南海表层叶绿素a季节内变化特征及成因

对中国南海表层叶绿素a季节内变化的研究有助于深入认识其海洋特征,满足渔情预报等实际应用需求。利用卫星观测资料分析南海表层叶绿素a不同季节的季节内变化特征,结果表明南海表层叶绿素a季节内振荡强度冬季最高。冬季和春季的季节内振荡最强区域都位于吕宋岛西北侧海区,夏季和秋季振荡较强的区域偏向菲律宾群岛一侧。分析表明研究海区表层温度和表层叶绿素a 存在负相关,冬强夏弱,北强南弱。大部分海区海面高度和叶绿素a 相关性不显著,但南海东南边缘海区海面高度和叶绿素a在季节内存在正相关。冬季海盆尺度逆时针旋转的环流结构应是这些现象产生的原因。除南海东南边缘海区、海南岛东南海区和吕宋岛西侧海区之外,风应力大小和热通量均与叶绿素a 在季节内呈正相关。这显示非局地风场和海流等因素、海洋动力调整过程可能在吕宋海峡以西和南海东南边缘的表层叶绿素a 季节内变化中起到重要作用。     

The influence of thermohaline fronts on chlorophyll a concentrations during spring and summer in the southeastern Yellow Sea

A spatial and temporal variation in physiochemical parameters in the southeastern Yellow Sea(YS) is investigated in the spring and summer of 2009 to 2011.Nutrient show a strong negative relationship with chlorophyll a(Chl a) concentration in spring,and the subsurface chlorophyll a maxima(SCM) layer was associated with the nitracline in summer.In summer,the SCM was usually found within or above the pycnocline and at the depths of shoals from the open sea to the coastal sea due to tidal and/or topographical fronts in the southernmost study area.High Chl a concentrations were found in the central southern YS,where the YS cold water layer expanded under the pycnocline and encountered water masses during spring and summer.After a typhoon in the summer of 2011,Chl a concentration increased,especially in the central southern YS,where cold waters occurred below the pycnocline.The results suggest that the development of thermohaline fronts may play an important role in the growth and accumulation of phytoplankton biomass in the upper layer of the southeastern YS during spring and summer.     

长短期记忆神经网络在叶绿素a浓度预测中的应用

针对传统人工神经网络对叶绿素a浓度预测存在训练速度慢、收敛精度低、易陷入局部最优,尤其是无法灵活的利用任意长度的历史信息对叶绿素a浓度进行预测等问题,本文根据海洋各要素与叶绿素a浓度之间的长短期依赖程度,对叶绿素a浓度与各要素间的关系进行界定,分别将各要素与叶绿素a浓度之间的长期依赖关系与短期依赖关系分割开来,并且在长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络模型的基础上构建融合的LSTM预测模型,模型中的长期依赖关系与短期依赖关系分别使用不同的神经元,最终在模型的最上层进行长短期融合。本文选取三都澳站位的连续监测资料作为实验数据,实验结果表明本文构建的模型不仅具有训练误差下降快的优点,与其他3种经典的神经网络模型相比,预测精度也有显著提高。     

2013年夏季琼东海域营养盐与叶绿素a的周日波动及其影响因素

基于2013年8月琼东海域两个连续站的观测资料,对比分析了近岸站位和陆架站位的营养盐和叶绿素a浓度周日变化特征及其影响因素。结果表明:在垂直分布上,近岸站位S1与陆架站位S2的温跃层减弱了营养盐的向上输运;在时间变化上,S1站底层硅酸盐、硝酸盐和磷酸盐浓度具有半日波动的特点,而S2站的营养盐则不具有周日波动的现象,这说明近岸站位的营养盐受到潮汐作用的影响更显著。S1站的叶绿素a分层不明显,夜间的低值可能体现浮游动物的摄食作用,S2站位的叶绿素a分层明显,夜间没体现浮游动物的摄食作用。总体上,琼东海域近岸站位S1和陆架区站位S2叶绿素a和营养盐周日波动都受到温跃层、潮汐、生物作用和光照的影响,但S1站受潮汐作用影响更显著,且S1站叶绿素a浓度还受到浮游动物摄食作用影响。由于叶绿素a和营养盐受到多种环境要素的影响,使得两者相关性不显著。     

Distribution of dissolved oxygen and causes of maximum concentration in the Bering Sea in July 2010

According to data obtained in the Bering Sea during the 4th Chinese National Arctic Research Expedition, the distribution of dissolved oxygen(DO) was studied, causes of its maximum concentration were discussed, and the relationships between DO and other parameters, such as salinity, temperature, and chlorophyll a were analyzed. The results showed DO concentration ranged from 0.53 to 12.05 mg/L in the Bering Sea basin. The upper waters contained high concentrations and the maximum occurred at the depth range from 20 to 50 m. The DO concentration decreased rapidly when the depth was deeper than 200 m and reached the minimum at the depth range from 500 to 1 000 m, and then increased slowly with the depth increasing but still kept at a low level. On the shelf, the DO concentration ranged from 6.53 to 16.63 mg/L with a mean value of 10.75 mg/L, and showed a characteristic of decreasing from north to south. The DO concentration was higher in the area between the Bering Sea and Lawrence Island and was lower in the southeast and southwest of Lawrence Island at the latitude of 62°N. The formation of maximum DO concentration was concerned with phytoplankton photosynthesis and formation of the themocline. To the south of Sta. B07 in the Bering Sea basin, the oxygen produced by photosynthesis permeated to the deeper water and the themocline made it difficult to exchange vertically, and to the north of Sta. B07, the maximum DO concentration occurred above the themocline due to phytoplankton activities. On the shelf, the oxygen produced by phytoplankton photosynthesis gathered at the bottom of the thermocline and formed the DO maximum concentration. In the Bering Sea basin, the DO and salinity showed a weak negative correlation(r=0.40) when the salinity was lower than 33.1, a significant negative correlation(r=0.92) when the salinity ranged from 33.1 to 33.7, and an irregular reversed parabola(r=0.95) when the salinity was greater than 33.7.     

The size-fractionated chlorophyll a and primary productivity in the Bering Sea during the summer of 2003

1Introduction Thephytoplanktonistheprimaryproducerofor- ganicsubstancesintheoceanandplaysanimportant roleinthesubstancecycleandenergyconversionof marineecosystem.Chlorophyllaconcentration(Chla) isanimportantindexmanifestingthelightenergy-au- totrophicbiomassinthesea.Primaryproductivityre- flectstheabilitytoconvertinorganiccarbonintoor- ganiccarbonbythephytoplanktonintheocean.Both Chlaandprimaryproductivityaretheimportantcon-tentsbeingstudiedinthemarineecosystemaswellas theimportantfoundationa…     

近20年渤海叶绿素a浓度时空变化

浮游植物作为食物链的基础,对海洋生态系统具有重要作用。渤海作为我国最大的内海和重要渔业生物的产卵场、育幼场和索饵场,该区浮游植物研究具有重要意义。叶绿素a浓度是反映浮游植物生物量的重要指标。利用Google Earth Engine平台,对1997–2010年的宽视场海洋观测传感器(SeaWiFS)叶绿素a浓度数据和2002–2018年的水色卫星中分辨率成像光谱仪传感器(MODIS Aqua)叶绿素a浓度数据进行合并,并研究其时空变化特征。研究表明,近20年来,渤海全年叶绿素a浓度增加了14.1%,且增加显著。叶绿素a浓度在所有季节都呈现增加趋势;除11月外,其他各月都呈现稳定或增加趋势。从滦河入河口沿岸至渤海海峡的渤海中部,叶绿素a浓度增加较明显。同时也分析了海洋表面温度、风速和降水量数据。夏季渤海周边区域降水量和风速增加以及秋季海表温度的降低都有助于同季叶绿素a浓度的升高。渤海浮游植物可能受陆源营养物质输入影响较大。     

南极威德尔海春季海冰物理结构对叶绿素上限含量的影响

2006年冬末春初,在德国POLARSTERN科学考察船执行南极威德尔海西北海域考察期间,调查了考察区海冰物理和海洋生物。本文观测了航线上钻取的27支海冰冰芯的组构和71个冰晶体薄片;分析得到393组冰温数据;348组盐度、密度数据和311组叶绿素a和脱镁叶绿素含量数据;通过302组冰内相同深度孔隙率和叶绿素a含量数据分析,发现海冰物理参数影响冰内叶绿素a含量的新证据;利用收集的雪、冰厚度数据以及环境容量制约生态平衡的规律,建立了雪、冰厚度对冰底叶绿素繁荣的影响以及;确立了南极粒状冰和柱状冰内叶绿素a上限含量同卤水体积的关系。从而表达了冰晶体对卤水排泄的效应和冰物理性质对南极春季冰底和冰-水界面叶绿素a增长的贡献。此外,还得出海冰物理性质影响冰藻,并且是南极冰区水体浮游植物繁荣的关键控制因素。     

2008年夏季白令海粒度分级叶绿素a和初级生产力

2008年7月我国第三次北极科学考察中在白令海不同区域设立BR断面、NB断面和BS断面,对200 m以浅海水进行叶绿素a浓度和初级生产力的现场观测,对部分观测站进行微型、微微型光合浮游生物的粒级结构分析,结果表明,在白令海叶绿素a和初级生产力区域性特征明显,深海海盆中BR断面表层叶绿素a浓度为0.190～0.976μg...     

基于客观分析的多源卫星叶绿素a浓度产品融合方法研究

本文基于Aqua/MODIS、Terra/MODIS和Envisat/MERIS多源卫星叶绿素a浓度产品,研究了客观分析融合方法,制作了西北太平洋海域(0°~50°N,100°~150°E)叶绿素a浓度融合产品,并从有效数据空间覆盖率和产品精度两个方面对融合方法进行了评价。与单传感器以及欧洲太空局发布的GSM模型业务化融合产品相比,客观分析融合产品空间覆盖率明显提高;与收集的2002-2012年间叶绿素a浓度实测数据比较,GSM模型业务化融合产品的匹配数据点为578个,偏差为-0.20 mg/m3,均方根误差为0.37 mg/m3,客观分析法融合产品的匹配数据点为1432个,偏差为-0.21 mg/m3,均方根误差为0.36 mg/m3。结果表明:本文研究的客观分析融合方法在保证融合产品精度的同时可显著提高产品的空间覆盖率,在海洋水色融合应用前景广阔。     

基于遥感数据对比南海和阿拉伯海夏季叶绿素a浓度

The South China Sea(SCS) and the Arabian Sea(AS) are both located roughly in the north tropical zone with a range of similar latitude(0°–24°N). Monsoon winds play similar roles in the upper oceanic circulations of the both seas. But the distinct patterns of chlorophyll a(Chl a) concentration are observed between the SCS and the AS.The Chl a concentration in the SCS is generally lower than that in the AS in summer(June–August); the summer Chl a concentration in the AS shows stronger interannual variation, compared with that in the SCS; Moderate resolution imaging spectroradiometer(MODIS)-derived data present higher atmospheric aerosol deposition and stronger wind speed in the AS. And it has also been found that good correlations exist between the index of the dust precipitation indicated by aerosol optical thickness(AOT) and the Chl a concentration, or between wind and Chl a concentration. These imply that the wind and the dust precipitation bring more nutrients into the AS from the sky, the sub-layer or coast regions, inducing higher Chl a concentration. The results indicate that the wind velocity and the dust precipitation can play important roles in the Chl a concentration for the AS and the SCS in summer. However aerosol impact is weak on the biological productivity in the west SCS and wind-induced upwelling is the main source.     

一套具有更高时空分辨率的全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集

认识海洋在全球碳循环中的作用及其对环境变化的响应,需要高时空分辨率的观测数据。由于轨道宽度、云雨天气、太阳耀斑等的影响,单一的水色传感器的观测能力十分有限,将多源海洋水色卫星进行融合是提高水色数据时空覆盖的一种有效途径。SeaWiFS和MERIS分别于2010年12月11日和2012年5月9日停止运行,在很大程度上降低了水色融合产品时空覆盖的提升。我们在融合过程中加入了FY-3 MERSI数据,生成了全球海洋叶绿素浓度遥感融合产品数据集。数据源包括SeaWiFS、MERIS、MODIS-Aqua、VIIRS和MERSI。结果表明：加入MERSI后,融合产品的日平均有效空间覆盖提高了9%;采样频率（同一区域一年中获取有效数据的次数）由57天/年提高到109天/年。利用实测数据和国外同类融合产品（ESA GlobColour和NASA MEaSUREs）对新的数据集进行了质量评价。与实测数据相比,加入MERSI的融合产品精度与未加入MERSI的融合产品基本一致;与国外同类融合产品的偏差小于10%。新数据集的时间序列特性与未加入MERSI的融合产品以及单传感器的一致。     

2008年夏季白令海营养盐的分布及其结构状况

中国第3次北极考察对白令海营养盐的分布及结构状况进行了观测分析,结果表明,白令海营养盐分布和结构状况区域性特征明显。海盆区表层DIN、磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为9.73,0.94,11.06 μmol/dm3;陆架区表层DIN,磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为0.60, 0.43, 3.74 μmol/dm3。营养盐高值主要出现在白令海西南部的海盆区和海峡口西南侧水域,低值出现于陆架边缘的陆坡区和陆架东部水域。白令海盆区真光层DIN,磷酸盐、硅酸盐浓度普遍较高,叶绿素浓度则较低,具有典型的高营养盐、低叶绿素(HNLC)特征。海盆区生物作用不是营养盐空间分布的主要调控因子,而陆架区营养盐的分布变化不仅受控于物理海洋输运过程的变化,同时也受夏季浮游生物生长、营养盐吸收消耗所影响。陆架和陆坡区表层海水N/P,Si/P比值平均分别为1.8, 9.9和3.2, 2.2,呈明显的低N/P,Si/P比值结构特征,陆坡区缺硅明显,陆架区缺氮显著。在白令海水域磷酸盐浓度普遍较高,它不可能成为浮游植物光合作用限制因子。受硅限制水域主要限于陆坡区硅藻大量繁殖时期,属偶然性限制,在白令海陆架区绝大部分水域主要表现为氮限制。     

Modelling phytoplankton succession on the Bering Sea shelf: role of climate influences and trophic interactions in generating Emiliania huxleyi blooms 1997–2000

Several years of continuous physical and biological anomalies have been affecting the Bering Sea shelf ecosystem starting from 1997. Such anomalies reached their peak in a striking visual phenomenon: the first appearance in the area of bright waters caused by massive blooms of the coccolithophore Emiliania huxleyi (E. huxleyi). This study is intended to provide an insight into the mechanisms of phytoplankton succession in the south-eastern part of the shelf during such years and addresses the causes of E. huxleyi success by means of a 2-layer ecosystem model, field data and satellite-derived information. A number of potential hypotheses are delineated based on observations conducted in the area and on previous knowledge of E. huxleyi general ecology. Some of these hypotheses are then considered as causative factors and explored with the model. The unusual climatic conditions of 1997 resulted most notably in a particularly shallow mixed layer depth and high sea surface temperature (about 4 °C above climatological mean). Despite the fact that the model could not reproduce for E. huxleyi a clear non-bloom to bloom transition (pre- vs. post-1997), several tests suggest that this species was favoured by the shallow mixed layer depth in conjunction with a lack of photoinhibition. A top-down control by microzooplankton selectively grazing phytoplankton other than E. huxleyi appears to be responsible for the long persistence of the blooms. Interestingly, observations reveal that the high N:P ratio hypothesis, regarded as crucial in the formation of blooms of this species in previous studies, does not hold on the Bering Sea shelf.     

东海束毛藻Trichodesmium分布特征

根据2006年8月和2007年1月两个航次的调查,在15条断面91个调查站点共获取浮游植物样品182个,基于形态分类的方法对浮游植物样品进行了鉴定分析,发现东海蓝藻赤潮藻类束毛藻由薛氏束毛藻(Trichodesmium thiebautii)、汉氏束毛藻(T.erythraeum)和红海束毛藻(T.hildebrandii)组成,其中薛氏束毛藻占优势,其次是汉氏束毛藻和红海束毛藻。夏冬季节,束毛藻分布趋势一致,呈现近海和黑潮流经海域高、其它海域低的特点,温度和营养物质是束毛藻分布的主要控制因子。     

白令海夏季浮游细菌和原生动物生物量及分布特征

1999年7月21日至8月1日在我国首次北极科学考察期间,考察了白令海中部的浮游细菌和原生动物,分析了其丰度、分布、生物量及其生态作用,结果显示,浮游细菌表层生物量为1.5～20.2μg/dm3,平均为浮游植物生物量的30%,100m以上水柱柱总生物量(720～3123mg/m2)平均为浮游植物柱总生物量的67%,因而是白令海夏季与浮游植物处同等量级的优势类群;原生动物表层生物量为1.2～27.4μg/dm3,100m以上水柱柱总生物量为189～1698mg/m2,平均为浮游植物柱总生物量的21%,其中粒径小于5,5～20μm和大于20μm的原生动物分别占其柱总生物量的13%,47%和40%;作为主要类群的异养腰鞭毛虫占原生动物柱总生物量的39%.浮游细菌和原生动物生物量的总体分布趋势从西部向东北和东部递减、从表层向深层衰减,20～25m水层温跃层和表层海流的存在对这一分布特性可能有较大的影响.原生动物受潜在的大、中型浮游动物捕食压力的制约,维持了一个相对较低的生物量水平,在一定程度上限制了微食物环(microbial food loop)在该海域夏季生态系统营养中的作用.     

2009-2018年南黄海苏北浅滩海域漂浮浒苔和马尾藻现场调查研究

利用2009-2018年在南黄海苏北浅滩海域的现场调查数据,分析和研究了该海域漂浮绿藻和马尾藻的长期变化和季节性波动特征。研究显示,漂浮绿藻于每年4月中旬至下旬在浅滩中部筏架周围开始出现。5月－6月,漂浮绿藻生物量迅速增加,并漂移扩散至深水区。漂浮绿藻密度年际变化较大,但这十年间总体呈上升趋势。相比较而言,漂浮马尾藻仅在2013、2017和2018年在浅滩聚集形成春季藻华;且这三年,漂浮马尾藻密度超过同期漂浮绿藻。浅滩漂浮马尾藻的发生与发展过程与漂浮浒苔明显不同。3月,漂浮马尾藻开始出现于浅滩离岸海域,4-5月,漂浮马尾藻大量侵入浅滩,因此浅滩漂浮马尾藻现并非起源于本地。受高强度人类活动以及浅滩以外海域物理化学和生物过程的影响,浅滩环境因素与漂浮绿藻生物量的关系不甚明确。对于漂浮马尾藻的起源以及与漂浮绿藻的相互关系也需要进一步研究。