中太平洋及东海陆架海洋雾状层特征及其影响因素（机制）研究

摘要

本文分别对中太平洋及东海陆架海洋雾状层进行了研究。 中太平洋海洋雾状层的研究以2005首次环球大洋考察12个站位的132个悬浮体样品含量、2820个悬浮体和底质ICP-MS分析数据及航次资料为依据，对中太平洋水体中悬浮体的颗粒物元素组分及其运移示踪指标进行了系统研究。 中太平洋雾状层和悬浮颗粒物的基本特征及其相关物源研究表明：1)本区悬浮体含量很少，一般不超过0.30mg/dm<'3>。悬浮体含量和悬浮颗粒物中主要元素垂向分布呈三段式变化。表层雾状层颗粒物含量较近底雾状层少，以生源组分为主，而近底雾状层内以陆源为主；2)多金属结核区西区雾状层内悬浮体含量明显高于东区，火山源颗粒物质含量明显多于东区，可能与西区洋底火山喷发作用比较强烈有关；3)在海山顶部和斜坡区海底为多金属结壳覆盖的情况下，大洋中广泛存在的近底雾状层并不存在。 中太平洋近底雾状层颗粒物示踪指标研究显示，悬浮体中Ba的96％以上属于生源成因，经换算所获得的生源钡(Ba<,bio>)是生源组分的良好指标，Ti和Al是陆源组分的良好指标，与国际上的结论十分相似。通过12种主要元素相关分析，筛选出Ba<,bio>/Ti和Ba<,bio>/Al值作为陆源/生源物质比例的敏感性指标。与上覆水体相比，近底雾状层内陆源组分显著增加，但较底质沉积物为低；生源组分则明显降低，但比底质沉积物为高，这一规律说明底质沉积物再悬浮对近底雾状层有显著的影响，表明Ba<,bio>/Ti和Ba<,bio>/Al值可以作为近底雾状层颗粒物的高精度示踪指标，其中Ba<,bio>/Al值尤为敏感。这一结果补充了国际上通用的Ba<,bio>和Ba<,bio>/Al示踪指标的内容。 东海雾状层的研究以2003年秋季在东海48个测站分层采集的悬浮体水样及剖面站位连续的水体温度、盐度、深度、浊度等大量数据为基础，研究了东海海洋雾状层的特征、分类和台风前后的变化，结合水文环境因子分析了其影响机制和台风的影响。 提出了东海海洋雾状层结构的三种基本类型，对国际上适合于深海大洋的雾状层的类型命名进行了改进，以与陆架区浅水环境相对应。揭示了在穿过陆架的剖面上存在四个高浊度的雾状层中心区，彼此之间为不同水团分隔。雾状层结构特征与以温、盐和密度为特征的海洋水团类型有良好的对应关系，黑潮在东海陆架边缘沿陆坡的爬升及其入侵陆架的支流与较浑浊的黄、东海陆架水体的相互作用，以及浊度较高的长江冲淡水在东海水体上层的存在，是东海雾状层类型复杂多样的主因。陆架边缘的雾状层的水平扩散是陆架颗粒物质向深海输送的重要方式。 台风对雾状层影响的研究表明，1)台风过程引起东海陆架底质沉积物的强烈再悬浮，大大增强了陆架下层雾状层的范围和浓度，使PN断面上出现了浊度达2 FTU、厚度超过20m的连续下层雾状层，覆盖了整个东海陆架。而三个雾状层中心区的核心位置仍然基本未变；2)三个下层雾状层中心区的范围增加了2倍，浊度增加5倍，雾状层范围和浊度的大幅度扩展表明陆架颗粒物向东部深海的输送也大量增加： 3)台风增强了黑潮次中层水入侵陆架中上层水体，压制了中、外陆架区下层雾状层的向上扩展，其厚度反而低于台风前，同时推动下层浑浊水体反向朝陆架边缘扩展。上述研究揭示出台风产生的极端海况对陆架物质输送通量和海洋环境有重大影响。本文是有关台风对雾状层影响的首次报道。

目录

文摘

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0前言

1研究区域背景

1.1中太平洋区域概况

1.2东海陆架区域概况

1.2.1东海陆架环流系统和水团分布

1.2.2东海悬浮颗粒物物质来源

2中太平洋海洋雾状层的分布及其影响因素

2.1取样和分析方法

2.2雾状层悬浮题含量变化特征

2.3雾状层内悬浮体物质来源讨论

2.4不同海洋环境水体悬浮体含量特征对比

2.5大洋雾状层分布结构小结

3中太平洋海洋雾状层内元素组成及示踪研究

3.1取样和分析方法

3.2悬浮体中各主要元素在水体中的分布

3.3雾状层中示踪指标的提取及其分布

3.3.1颗粒物物源示踪指标的提取

3.3.2研究区各站位物源示踪指标的分布特征

3.3.3近底雾状层内物质运移示踪指标的提取及其变化特征

3.3.4悬浮颗粒物中示踪元素含量变化的影响因素

3.3.5东、西小区悬浮体中示踪元素变化特征的对比

3.4各站位悬浮体中各主要元素及元素组合的地质意义

3.4.1影响悬浮颗粒物及元素含量分布的因素

3.4.2不同站位悬浮颗粒物中元素分布差异探讨

3.5结论

4东海陆架雾状层的分布及其影响因素

4.1取样和分析方法

4.2雾状层在垂向上的相对厚度及其命名

4.3东海雾状层垂向结构类型和特征

4.3.1东海陆架雾状层的分布

4.3.2东海陆架雾状层典型垂向结构分布特征

4.4水团对雾状层结构的影响及实例分析

4.4.1水团、海底沉积物的再悬浮及生物作用对陆缘海雾状层的可能影响

4.4.2水团对雾状层影响的实例分析

4.5讨论与结论

4.5.1陆架边缘多层型雾状层的水平扩散和成因问题

4.5.2影响东海雾状层的地域特色因素

4.5.3东海雾状层分布结构小结

5东海陆架颗粒物输运及其影响因素

5.1研究方法

5.2PN断面水体浊度分布显示的悬浮颗粒物输运情况

5.3近底雾状层高浊度中心区成因探讨

5.4PN断面近底雾状层强度的影响因素

5.5结论

6台风过程对东海陆架雾状层对影响

6.1取样及研究方法

6.2台风前后水体结构及雾状层变化特征

6.2.1台风过程对水体雾状层分布的整体影响

6.2.2台风过程对不同海域水体结构的影响

6.3台风过程对不同海域水体结构影响的差异比较

6.4台风对水体结构影响的综合机制

6.5小结

7主要结论及创新点

7.1中太平洋海洋雾状层方面

7.2东海陆架海洋雾状层方面

7.3主要创新点

7.4讨论

参考文献

致谢

在读博士学位期间完成论文