东海溶解氧气候态分布及海洋学应用研究

摘要

溶解氧是海洋生命活动不可缺少的物质，同时也是研究海洋生物地球化学循不的一个重要参数。在历次的海洋调查中，溶解氧和温度、盐度一样成为必须的测定参数之一。尽管通过以往的调查研究，人们对于海洋中溶解氧的生物地球化学行为有了一定程度的了解，特别是利用搜集的历史数据绘制了世界各个大洋的溶解氧分布，但是对于中国最重要的陆架边缘海.东海的溶解氧情况至今仍然没有较为系统的研究，鉴于此种情况，本文通过东海海区溶解氧历史数据绘制了该海区气候态溶解氧参数(溶解氧、溶解氧饱和度和表观耗氧量)在各个标准层上的分布图集。并利用此图集对东海的溶解氧的化学海洋学进行了一定的探讨。主要结论如下： (1)通过上述图集的分析，发现东海50 m以深海域各个标准层的溶解氧等值线均呈现出与海底等深线平行的趋势；另外50m以浅的各标准层在年平均值和冬春两季节以及两季节所包含的月份中溶解氧的等值线分布亦有此规律。而且表层和底层的溶解氧含量由西北方向向东南方向递减，夏秋两季(包含各自的月份)50m以浅溶解氧的等值线分布并未呈现出与等深线良好的平行性，而是呈现出一定的斑块分布，而且整个海区溶解氧的浓度总体变化不大，无论南北方向还是有近岸到外海溶解氧浓度比较接近。溶解氧饱和度和表观耗氧量的分布规律基本上与溶解氧相同，只是年平均值和冬春两季节表层溶解氧的饱和度稍微过饱和。 (2)东海冷涡区除了秋季均为溶解氧高值区，利用高溶解氧这一现象可以作为区分东海冷涡与周围水团的一个指标。溶解氧高值区的中心存在着季节性变化，其变化路径可以用来佐证东海冷涡的形成与运移。东海冷涡区上层溶解氧在春季3-4月份出现一高峰值，但是溶解氧饱和的峰值要滞后一个月才出现。底层溶解氧各参数的变化曲线遵循正弦函数曲线，溶解氧与饱和度在春季出现高峰，而表观耗氧量与温度变化与前两者相反。 (3)在长江口启东嘴以东以32°N、122°E为中心，在冬季10m层以上出现了一个小范围的高氧水。通过水团混合计算，初步认定此海域在冬季溶解氧的过饱和现象乃是由于不同温盐特性的水团混合所致。而且推测这一海区在冬季可能是海-气界面溶解氧交换的一个弱源。 (4) 台湾岛东北部的上升流区的溶解氧与溶解氧饱和度要明显低于周围海区，在冬季可以利用溶解氧饱和度的分布对此上升流区加以指示。 (5)通过历史数据的汇总比较了低氧区面积的变化，发现在半个世纪以前长江口的低氧区已经存在，而且还比较严重，从20世纪80年代以后的数据来看，低氧区的面积逐渐扩大，似乎有恶化趋势；但是从长江口外低氧区氧的最低值和平均值的波动性变化且基本维持在各自的恒定浓度(氧的最低值维持在1.5 mg/L左右，氧的平均值维持在2.5 mg/L)来看，似乎又看不出低氧区有恶化的趋势，由此看来，长江口低氧区的存在及成因很可能比以前所设想的要复杂的多。 (6)长江口低氧区表层海水溶解氧饱和度月份变化存在着三峰结构变化，底层溶解氧与饱和度呈现出“V”字型变化。长江口低氧区的月变化存在两个过程，2月份到8月份的耗氧过程和8月份到来年2月份的充氧过程。通过计算发现利用颗粒有机物的耗氧来解释低氧区的形成是可行的，但仍需进行研究以便给出定量的解释。 (7)通过与海洋局出版的海洋图集的比较，在总体规律上二者表现较为一致，但是海洋局图集对于东海冷涡高氧区、冬季长江口外表层过饱和水和台湾东北部上升流区的溶解氧分布表现得不是很明显。而且本文的研究还发现海洋局图集溶解氧浓度值存在着一定的问题，需要进行订正。

目录

文摘

英文文摘

声明

0前言

1文献综述

1.1海洋中的溶解氧

1.2海洋中溶解氧的热力学

1.3目前的研究状况

1.4东海的概况

1.5中国东海溶解氧的研究

1.5.1中国近海春夏季溶解氧垂直分布最大值现象

1.5.2长江口低氧区的研究

1.5.3溶解氧在指示水团方面及其他方面的研究

2数据来源与分析过程

2.1数据来源

2.2数据的质量控制过程

2.3计算表观耗氧量(AOU)和氧的饱和度

2.4垂直差值到标准层过程

2.5网格节点的气候态平均值计算过程

2.6平面分布图绘制过程

3结果

4分析与讨论—东海溶解氧气候态分布的海洋学应用研究

4.1溶解氧的总体分布规律

4.2东海冷涡区的溶解氧变化

4.2.1资料来源及处理过程

4.2.2结果与讨论

4.2.3小结

4.3长江口外冬季表层的过饱和水

4.4台湾东北部上升流区溶解氧的变化情况

4.4.1研究现状

4.4.2溶解氧饱和度对上升流的指示

4.4.3小结

5长江口低氧区溶解氧变化的研究

5.1问题的由来

5.2历史数据的比较

5.3长江口低氧区溶解氧长时间月平均值的变化

5.4小结

6本文绘制的图集与以往图集的比较

6.1数据来源的比较

6.2绘图站位的比较

6.3分布规律的比较

7.结论

7.1总结

7.2工作的不足与展望

参考文献

附录Ⅰ溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层的分布图

附录Ⅰ-A：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层上年平均的分布图

附录Ⅰ-B：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在标准层上春季(3-5月)的分布图

附录Ⅰ-C：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层上夏季(6-8月)的分布图

附录Ⅰ-D：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层上秋季(9-11月)的分布图

附录Ⅰ-E：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层上冬季(12-2月)的分布图

附录Ⅰ-F：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层1月的分布图

附录Ⅰ-G：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2S)和表观耗氧量(AOU)在各标准层2月的分布图

附录Ⅰ-H：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层3月的分布图

附录Ⅰ-I：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层4月的分布图

附录Ⅰ-J：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层5月的分布图

附录Ⅰ-K：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层6月的分布图

附录Ⅰ-L：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层7月的分布图

附录Ⅰ-M：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层8月的分布图

附录Ⅰ-N：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层9月的分布图

附录Ⅰ-O：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层1O月的分布图

附录Ⅰ-P：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层11月的分布图

附录Ⅰ-Q：溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(O2s)和表观耗氧量(AOU)在各标准层12月的分布图

附录Ⅱ统计站位的坐标

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果