黄东海营养盐分布特征以及台湾东北部冷涡上升流的初步研究

摘要

长江冲淡水和黑潮次表层水的涌升是黄东海营养盐的两个主要来源。尤其对于东海营养盐而言，其分布的主要控制因素即为长江冲淡水和东海黑潮水的此消彼长。对于长江冲淡水的营养盐输入，历年来，众多海洋科学家进行了大量的调查和研究，也得到了许多成果。在黑潮次表层水涌升所带来的影响方面，研究较多的为台湾暖流，关于其季节变化、结构组成甚至营养盐通量已经有了较为详细的研究。但黑潮次表层水涌升的结果并不仅是台湾暖流，还有黑潮主轴边缘靠近陆架的上升流以及涡旋。为此，作为研究背景，本文简要分析了2006年夏季和2009年春季黄东海区水文化学要素水平及其分布特征，划分了不同季节沿岸水和黑潮对东海海域的影响范围，并研究了不同区域的营养盐特征。在此基础上，对黑潮次表层水涌升造成的重要结果--台湾东北部冷涡上升流进行较为细致的分析，重点对其结构组成、营养盐状况及其对东海区营养盐的贡献做了初步探讨。主要结论如下：
　　 (1)对春夏季黄东海生源要素含量的分析表明：春夏季营养盐上层水体含量低，下层水体含量高。由于两季节层化程度的不同，营养盐跃层深度也不同，春季在30m以深，夏季为30m以浅。春季整个水体中DIN和SiO3-Si的平均含量分别为(6.88±8.30)μmol/L和(9.96±14.25)μmol/L，均高于夏季的(5.50±5.38)μ.mol/L和(8.30±9.89)μmol/L，PO4-P含量春夏季相当，约为0.30μmol/L左右。而就各个层次而言，由于春夏季水体层化程度的不同而表现出不同的结果。溶解氧春夏季从表到底逐渐降低，上层水体溶解氧受控于温度和浮游植物活动，春季明显高于夏季，而下层水体(30m以深)中溶解氧主要控制因素为有机物的分解耗氧，两季节差异不大。
　　 (2)通过对黄东海春夏季生源要素平面分布的讨论，可知夏季表层长江冲淡水在32°N纬度方向上，能够扩展到125.5°E，扩展范围远大于春季的124°E。黄东海DIN和SiO3-Si的分布在表层和10m层主要受长江冲淡水影响，从长江口向黄海中部和东海南部其含量逐渐减小，长江冲淡水对PO4-P的贡献较小，在口门外其含量迅速降至极低(低于0.1μmol/L)。而在30m以下水体中，冲淡水的影响已十分微弱，营养盐含量主要受控于颗粒物的分解以及黑潮次表层水涌升(包括台湾暖流)。台湾暖流在春夏季均能到达长江口附近(123°E，32°N)，且在垂直方向上冲至10m层左右的位置，但其受冲淡水混合已经变性。沿岸水对DIN和SiO3-Si的贡献较大，而对PO4-P贡献较小。沿岸上升流和黑潮次表层水的涌升(包括台湾暖流)能够显著影响PO4-P的分布状况。
　　 (3)运用温盐点聚法将东海区划分为沿岸水影响区、混合区和黑潮影响区三部分。划分结果表明：不同季节、不同水深沿岸水(尤其是长江冲淡水)和黑潮水的扩展范围各异。春夏季长江冲淡水均只影响表层和10m层，春季最远能够到达124°E，夏季到达125.5°E左右。春季，黑潮对东海的影响范围较大，且各层次相差较小。而夏季表现出层次差异，30m层以上，黑潮影响区域较小，仅在底层占据较大范围。对三个分区营养盐状况分析结果表明，春夏季DIN主要为沿岸水影响区贡献，而PO4-P则为黑潮影响区水体含量最高。
　　 (4)2009年春季在台湾东北部海域发现的冷涡位于彭佳屿一带，属于历史上研究最多的“彭花棉”冷涡，且呈双涡现象，整体为偏东北-西南走向，近似于南北走向，冷涡厚度小于100m，且北部上升流强于南部。该调查区域是由西侧的台湾海峡和陆架水混合水、东侧及上层的黑潮表层水所包围的上升流系统。上升流水体中NO3-N、PO4-P和SiO3-Si含量分别是是陆架区混合水体的4.3倍、2.6倍和2倍；同时它们分别是黑潮水体的3倍、2.4倍和2.4倍。且上升流水体中N/P为14.76，Si/N为1.44，相对于DIN，上升流水体可能为东海陆架区提供更多的PO4-P和SiO3-Si，对缓解东海区浮游植物生长的磷限制状况有所帮助。上升流区春季DIN通量稍低于80年代末长江口年通量，是90年代末年通量的27％;SiO3-Si春季通量约为长江口年通量的2倍；而PO4-P的春季通量达到了长江口年通量的3～5倍。与中国海典型上升流区营养盐垂直通量相比，本文研究区域上升流强度与舟山渔场、渔山渔场共同处于相似且较高的强度。

目录

文摘

英文文摘

谨献

0 前言

1 文献综述

1.1 中国近海自然环境

1.2 黄东海水文特征

1.2.1 黄海环流

1.2.2 东海环流及主要水团

1.3 黄东海生源要素研究状况

1.3.1 黄东海生源要素分布特征及变化情况

1.3.2 黄东海生源要素的外部输入研究

1.4 本研究的目的、意义及研究思路

2 现场调查部分

2.1 研究区域

2.2 样品采集与测定

3 春夏季黄东海生源要素的平面分布特征

3.1 黄东海温盐平面分布状况

3.2 黄东海生源要素的季节变化

3.3 春夏季黄东海温盐及生源要素的平面分布特征

3.4 黄东海典型断面温盐及营养盐分布特征

3.5 本章小结

4 东海沿岸水及黑潮影响区域的季节变化及营养盐特征

4.1 沿岸水和黑潮影响区域的季节变化

4.2 沿岸水影响区、混合区和黑潮区营养盐特征

4.3 本章小结

5 台湾东北部冷涡上升流

5.1 研究区域

5.2 结果与讨论

5.2.1 各要素平面分布特征

5.2.2 冷涡中心的变迁

5.2.3 各要素断面分布特征

5.2.4 研究区域不同水体营养盐状况、结构特征及其与上升流位置的关系

5.2.5 上升流海区生源要素断面分布状况

5.2.6 上升流区营养盐通量估算

5.3 结论

6 结论

参考文献

致谢

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