未来黄东海生态环境变化情景预测

摘要

黄东海是我国经济社会发展的重要支持系统之一，过去几十年黄东海生态系统的结构发生了剧烈变化，对海洋生态系统的健康产生了深刻影响。黄东海生态环境的变化受到气候变化和人类活动的双力驱动，随着全球变暖和人类活动影响的加剧，海洋生态环境所面临的压力骤增。本文的主要目标是利用一个三维物理-生物耦合模型预测未来黄东海生态环境，利用IPCC报告中耦合模式给出的未来气候预测降尺度驱动区域海洋水动力模型和生态模型，并结合未来河流营养盐载荷特征，预测未来黄东海生态环境对气候变化、河流营养盐排放变化的响应。
　　本文选取FGOALS模式在RCP4.5情景下对未来气候的预测作为大气强迫，结合GlobalNEWS模型在两个极端情景下的未来河流营养盐载荷，得到未来黄东海营养盐浓度、营养盐结构、初级生产和浮游植物群落组成。
　　结果表明，未来两个情景下，河口邻近海区、苏北浅滩及黄海中部无机氮(DIN)、无机磷(DIP)营养盐浓度将显著增加，硅酸盐(SIL)浓度在黄海有所增加，海区富营养化加剧。GO情景下，河流无机氮载荷增幅较大，各海区磷限制更加显著;AM情景下，由于河流无机磷载荷增幅较大，海区氮磷比有所下降。由于未来氮、磷营养盐升高，黄海中部及东海北部初级生产力升高，黄海冷水团西侧锋面及长江口外海区增幅最大，AM情景初级生产力高于GO。未来硅酸盐浓度变化较小，黄海硅藻生物量没有明显变化，而氮、磷营养盐增长，导致甲藻生物量升高，硅甲藻比下降，硅成为一个重要的限制因子;长江口邻近海区由于受长江营养盐的补充，硅酸盐未被完全消耗，硅、甲藻生物量均升高，群落结构变化不大。
　　通过敏感性实验对各海区未来水动力变化、河流载荷变化的相对贡献进行评估:相对于水动力环境改变，河流氮、磷营养盐排放的增长是未来氮、磷营养盐浓度增加的主要原因;河流硅酸盐载荷不变，硅酸盐浓度受外来海区输运影响，另外，硅藻、生物硅通过水平对流扩散并在局地矿化也使硅酸盐分布改变，水动力环境改变对于硅酸盐浓度变化的贡献较大。
　　营养盐收支分析表明，未来对流输运有助于黄海营养盐浓度增加，由于河流氮、磷营养盐排放增长，夏季生物量升高碎屑沉降在底层矿化使得层化季节黄海冷水团底部营养盐浓度增长;长江口邻近海区营养盐浓度增长主要受冲淡水羽流影响。未来各海区生物量升高，生物过程增强加大对营养盐的消耗。
　　由于未来黑潮等开边界流量、营养盐浓度变化未知，本研究仅考虑了上边界大气动力-热力强迫和河流营养盐载荷的未来情景，初步完成了海洋生态环境情景预测的尝试。获得更精确的未来河流载荷数据，可改善生态预测的准确性。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究区域

1．2．1 黄海环境概况

1．2．2 东海环境概况

1．3 研究问题

1．4 国内外研究现状

2 模式与方法

2．1 模式介绍

2．1．1 水动力模块

2．1．2 生态模块

2．2 数据介绍

2．2．1 未来气候强迫场

2．2．2 未来河流载荷

2．2．3 初始场和边界条件

2．3 计算方法

3 结果

3．1 未来水动力场的变化

3．2 未来黄东海入海河流营养盐载荷的变化

3．3 未来冬夏季营养盐分布的情景预测

3．3．1 无机氮浓度分布与变化

3．3．2 无机磷浓度分布与变化

3．3．3 硅酸盐浓度分布与变化

3．3．4 营养盐结构的变化

3．4 未来浮游植物分布季节变化的情景预测

3．4．1 叶绿素a浓度分布与变化

3．4．2 初级生产力的变化

3．4．3 群落结构的变化

4 分析与讨论

4．1 敏感性实验

4．2 收支分析

5 结论和展望

5．1 主要结论

5．2 存在的问题和工作展望

参考文献

致谢

个人简历

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