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氮磷比对东海浮游植物群落生长影响的微宇宙实验

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环境科学 2012年第6期33卷 1832-1838页

作者：黄伟朱旭宇曾江宁寿鹿陈全震江志兵国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室杭州310012 国家海洋局第二海洋研究所杭州310012

采用微宇宙实验方法,研究了不同氮磷比条件(1N∶1P、4N∶1P、8N∶1P、16N∶1P、32N∶1P、64N∶1P、128N∶1P和256N∶1P)培养30 d对东海近岸浮游植物群落生长的影响.结果表明,不同氮磷比对浮游植物群落的物种丰富度、细胞丰度、chl-a(叶... 详细信息

采用微宇宙实验方法,研究了不同氮磷比条件(1N∶1P、4N∶1P、8N∶1P、16N∶1P、32N∶1P、64N∶1P、128N∶1P和256N∶1P)培养30 d对东海近岸浮游植物群落生长的影响.结果表明,不同氮磷比对浮游植物群落的物种丰富度、细胞丰度、chl-a(叶绿素a)含量、比生长率以及硅、甲藻相对比例均产生了显著影响:6 d时高氮磷比组的物种丰富度、细胞丰度、chl-a含量和比生长率显著高于低氮磷比组;30 d时氮磷比接近Redfield比值的处理组(8N∶1P、16N∶1P和32N∶1P)细胞丰度显著高于其它组.各处理组中浮游植物群落都呈先硅藻后甲藻的基本演替规律,不同氮磷比对甲藻发生时间和优势种产生了明显影响:实验前期(0～12 d)各处理组中硅藻占绝对优势;18 d时,4N∶1P、16N∶1P和32N∶1P组中甲藻占浮游植物总细胞丰度的比例超越硅藻;随后(24～30 d),其它处理组中甲藻的比例也相继超越硅藻而占据优势;30 d时,除8N∶1P、16N∶1P和32N∶1P组外,其它各处理组中甲藻均占绝对优势.

关键词：营养盐浮游植物群落结构细胞丰度 chl-a

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大亚湾冬季沉积物中叶绿素含量与分布

生态学杂志 2012年第11期31卷 2834-2840页

作者：尹桂金严岩中国科学院南海海洋研究所海洋生物资源可持续利用重点实验室广州510301 中国科学院研究生院北京100049

2012年2月(冬季)对大亚湾海域沉积物叶绿素a(chl-a)及其降解产物脱镁叶绿酸(Pha-a)的含量与分布进行了研究,并探讨了环境因子(水深、温度、透明度、粒度、营养盐、TOC)对表层沉积物chl-a含量分布的影响。结果表明:chl-a和Pha-a是同源的... 详细信息

2012年2月(冬季)对大亚湾海域沉积物叶绿素a(chl-a)及其降解产物脱镁叶绿酸(Pha-a)的含量与分布进行了研究,并探讨了环境因子(水深、温度、透明度、粒度、营养盐、TOC)对表层沉积物chl-a含量分布的影响。结果表明:chl-a和Pha-a是同源的,随沉积物深度增加二者皆呈递减趋势,个别站位chl-a和Pha-a出现许多小突跃,这可能与生物扰动和环境变化有关;表层(0～1cm)chl-a和Pha-a的含量变化范围分别为0.98～1.55μg·g-1和3.97～6.65μg·g-1,平均含量分别为1.24和5.55μg·g-1。chl-a含量变化是各种环境因子共同作用的结果,其中最主要的影响因素是沉积物底质颗粒的大小,高比例砂含量的底质能为底栖藻类提供更多的生存空间,但不利于沉积物中Pha-a的保存;比较了沉积物与上层水体中平均chl-a相对含量,并与其他海域相比较,发现该海域沉积物中chl-a含量较高,与水体chl-a含量比值为50.28%～150.79%,近海沉积物中底栖初级生产力不可忽视。

关键词：大亚湾沉积物 chl-a 脱镁叶绿酸

基于小波分析与BP神经网络的西湖叶绿素a浓度预测模型

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生态学报 2008年第10期28卷 4965-4973页

作者：卢志娟朱玲裴洪平汪勇浙江大学(西溪校区)环境与资源学院环境科学系杭州310028 浙江省辐射环境监测站杭州310012 浙江省环境保护科学设计研究院杭州310007

小波神经网络是基于小波分析理论所构造的一种分层的、多分辨率的新型人工神经网络。选择合适的小波基和分解尺度对西湖水体chl-a进行小波分析,将原序列分解成一个低频概貌分量和多个高频细节分量,再通过BP网络建立西湖叶绿素a浓度短期... 详细信息

小波神经网络是基于小波分析理论所构造的一种分层的、多分辨率的新型人工神经网络。选择合适的小波基和分解尺度对西湖水体chl-a进行小波分析,将原序列分解成一个低频概貌分量和多个高频细节分量,再通过BP网络建立西湖叶绿素a浓度短期预测模型Ⅰ和模型Ⅱ。模型Ⅰ将小波分析去除高频细节信息后的低频概貌部分作为输入变量预测chl-a含量;模型Ⅱ则对低频部分和高频部分分别进行预测,最后汇总各分网络输出得到最终结果。对确证集预测时,模型Ⅰ的平均误差为4.4%,模型Ⅱ仅为1.9%,且误差范围较模型Ⅰ小,表明模型Ⅱ具有较高的预测精度和稳定性。最后运用模型Ⅱ进行水质预测,预测值与实际值的平均相对误差为6.4%,并选取3号点(中山码头)进行模型的泛化,平均相对误差为6.9%,取得了较理想的预测效果,说明小波神经网络能成功预测西湖水体中chl-a含量的短期变化趋势,为西湖水质管理提供科学依据。

关键词：小波分析 BP神经网络 chl-a 短期预测杭州西湖

Sources and distribution of particulate organic carbon in Great Wall Cove and Ardley Cove, King George Island, West Antarctica

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Advances in Polar Science 2015年第1期26卷 55-62页

作者： TIAN Shichao JIN Haiyan GAO Shengquan ZHUANG Yanpei ZHANG Yang WANG Bin CHEN Jianfang Second Institute of Oceanography State Oceanic Administration (SOA) Laboratory of Marine Ecosystem and Biogeochemistry SOA State Key Laboratory of Satellite Ocean Environment Dynamics

Concentrations of chlorophyll-a（chl-a）, particulate organic carbon（POC） and its stable carbon isotope composition（δ13C） were analyzed to investigate the biogeochemical characteristics and sources of POC in Great Wall Cove（GWC） and Ardley Cove（AC） during the austral summer. POC concentrations ranged from 50.51 to 115.41 μg·L^-1（mean±1 standard deviation： 77.69±17.27 μg·L^-1） in GWC and from 63.42 to 101.79 μg·L^-1（82.67±11.83 μg·L^-1） in AC. The POC δ13C ranged from-30.83‰ to-26.12‰（-27.40‰±0.96‰） in GWC and from-28.21‰ to-26.65‰（-27.45‰±0.47‰） in AC. The temperature and salinity results showed distinct runoff signals in both GWC and AC, although the δ13C data and POC distribution indicate a negligible influence of land sources upon POC. The δ13C values suggest that POC is of predominantly marine origin. The POC/chl-a ratio and the relationship between POC and chl-a indicate that phytoplankton, organic detritus and heterotrophic organisms are significant contributors to POC in GWC and AC.

关键词： POC chl-a δ13C Great Wall Cove Ardley Cove Antarctica

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浙江近海夏季上升流的遥感观测与分析

遥感学报 2008年第2期12卷 297-304页

作者：胡明娜赵朝方中国海洋大学海洋遥感研究所山东青岛266003

利用2004年5—10月NOAA/AVHRR的SST资料和MOD IS(SeaWiFS)的叶绿素浓度资料研究浙江沿岸上升流的短周期变化,并结合同期的Qu ikSCAT风场资料,分析西南季风对上升流的影响。遥感观测结果表明,夏季研究海域内分布有两处上升流,浙江沿岸上... 详细信息

利用2004年5—10月NOAA/AVHRR的SST资料和MOD IS(SeaWiFS)的叶绿素浓度资料研究浙江沿岸上升流的短周期变化,并结合同期的Qu ikSCAT风场资料,分析西南季风对上升流的影响。遥感观测结果表明,夏季研究海域内分布有两处上升流,浙江沿岸上升流位于29°—31°N,121.5°—123°E,核心区位于30°N附近,长江口上升流位于31°—32°N,122.5°—124°E,核心区大约在31.5°N附近,两者经常连在一起并呈长舌状分布在浙江沿岸,其沿西南-东北走向两侧具有明显的海洋锋现象。研究海域内低温海水约24—27℃,平均温度约25℃,低温区面积约10000—16000 km2,平均面积约13690 km2。2004年上升流季节变化明显,6月份出现在海面,7—8月份达到强盛期,9月份上升流开始衰退直至消失。叶绿素浓度结果表明,浙江近海分布有高叶绿素浓度,SST低温区与高Ch l-a区在时间、位置和形状上保持较好的一致性。同期海面风场表明,上升流强盛期,海面多盛行偏南风,相反,则盛行偏北风。沿岸风的变化是研究海域内上升流发生短期变化的一个重要因子。

关键词：上升流浙江 AVHRR/SST chl-a QuikSCAT风场卫星遥感

南乔治亚岛海域浮游植物季节性旺发特征与POC输出通量:基于BGC-Argo和卫星遥感观测

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海洋学研究 2023年第4期41卷 1-11页

作者：赵跃然范高晶吴嘉琪孙维萍潘建明韩正兵自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 中国极地研究中心上海201209 浙江大学海洋学院浙江舟山316000

南乔治亚岛海域是南大洋初级生产力最高的区域之一,具有巨大的固碳潜力,但由于缺乏连续的上层海洋观测资料,该海域生物泵效率的强弱仍未有定论。本研究利用2017年至2020年期间位于南乔治亚岛附近海域的生物地球化学浮标(BGC-Argo)所获... 详细信息

南乔治亚岛海域是南大洋初级生产力最高的区域之一,具有巨大的固碳潜力,但由于缺乏连续的上层海洋观测资料,该海域生物泵效率的强弱仍未有定论。本研究利用2017年至2020年期间位于南乔治亚岛附近海域的生物地球化学浮标(BGC-Argo)所获取的水文和生物化学参数,探讨了物理过程对生物地球化学过程的影响,并估算了该海域的南极夏季碳输出通量。结果显示:南乔治亚岛上游(南极半岛东北部)和下游(乔治亚海盆)海域chl-a均呈现出很强的季节性特征,尤其是乔治亚海盆区浮游植物维持了4个月的旺发时间,表明该区域具有稳定持续的铁源供给;利用颗粒有机碳(POC)季节性输出量的时间变率,估算了上、下游的夏季POC输出通量分别为7.12±3.90 mmol·m^(-2)·d^(-1)和45.29±5.40 mmol·m^(-2)·d^(-1),推测这种差异主要是由于混合层加深后促进了有机碳的向下输出导致的。研究发现该区域维持着较高的生物泵效率,与此前的乔治亚海盆存在“高生产力低输出效率”的结论不同,这可能是由于航次断面调查的即时性无法反映整个季节性特征所造成的。BGC-Argo能提供高时空分辨率的多参数观测数据,本研究结果表明其可以更准确地量化与评估海洋生物地球化学过程和固碳能力。

关键词：南大洋南乔治亚岛 BGC-Argo POC输出通量 chl-a

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福建省平潭海域赤潮预警研究

福建省平潭海域赤潮预警研究

作者：许阳春福建师范大学

学位级别：硕士

中国近海海域赤潮频发,给社会经济带来严重危害。赤潮暴发具有季节性和空间异质性,且难以精确预测。因此,本文开展以福建平潭海域为研究对象的赤潮预警研究,利用平潭海域2013-2019年的气象、水质和赤潮监测数据,分析其赤潮时空特征和影... 详细信息

中国近海海域赤潮频发,给社会经济带来严重危害。赤潮暴发具有季节性和空间异质性,且难以精确预测。因此,本文开展以福建平潭海域为研究对象的赤潮预警研究,利用平潭海域2013-2019年的气象、水质和赤潮监测数据,分析其赤潮时空特征和影响因素。在此基础上,进行输入、输出参数的选取,分别构建表观增氧量(AOI)机理模型和BP神经网络非机理模型,并应用2019年5月现场监测数据进行模型验证,得到如下研究结果:平潭海域近11年共发生15起赤潮,主要暴发于4-6月份,赤潮持续时间集中在1～5天,影响面积大多在20 km以下。引起平潭海域赤潮频发的优势藻主要为东海原甲藻、米氏凯伦藻及夜光藻,而平潭海域4-6月水温范围维持14.9～26.3℃,盐度在14.8～35.2之间波动,平均风速为3.0 m/s,满足了优势藻最适生长条件,因此,导致了平潭4-6月赤潮频发。平潭赤潮频发海域为东部龙王头海湾、东北部流水海域以及西北部苏澳海湾。AOI为浮游植物光合作用产生的对海水溶解氧贡献的量值,因此,藻密度的高低影响着AOI值。根据平潭赤潮规律筛选出引起平潭海域赤潮频发的优势藻数据,并结合AOI与藻密度的关系构建AOI机理模型,模型拟合分为中肋骨条藻、米氏凯伦藻、东海原甲藻以及多种优势藻4类。根据各组拟合公式的拟合度及误差对比分析,最终确定适合平潭海域的AOI拟合公式为:AOI=0.5992 lg N-2.7518(R=0.5443,n=121)。利用2019年5月监测数据,得到其验证结果:AOI平均相对误差为26%,藻密度平均相对误差为37%,即AOI的预测精度达到74%,藻密度的预测精度达到63%。并界定AOI赤潮预警值为0.50 mg/L,对应的藻密度预警值为3.00E+05 cells/L。对2013-2019年的802组海洋监测数据进行主成分分析(PCA),筛选出贡献率较高的环境因子为:叶绿素a(chl-a)、气温、风速、日照、盐度、溶解氧浓度、水温、p H。利用BP赤潮预警演算模型,将气象、水质因子作为模型的输入端,chl-a和藻密度分别作为模型的输出端进行演算。当chl-a作为输出端时,最优输入组合为:气温、日照、风速、AOI,模型的拟合精度较高(R=0.651),误差较小,应用2019年5月监测数据验证其精度达79%。以藻密度作为模型输出端时,模型的最优输入端组合为:气温、风速、chl-a,这一输入端组合的R达到0.759,拟合优度较高,其验证精度高达89%。而且,两组模型的输入端因子与PCA结果具有很好的一致性,互相佐证了分析结果的可靠性。此外,根据平潭海域赤潮前期及赤潮期数据进行模糊概率分析,得到chl-a预警值为4.0μg/L,藻密度预警值3.00E+05 cells/L,此预警值与AOI预警模型得到一致结果。本研究结果可以应用于平潭海域时序性赤潮预测研究,可为平潭海域赤潮防控提供参考。

关键词：赤潮预警表观增氧量 BP人工神经网络 chl-a 藻密度

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胶州湾水体低分子量有机酸的特征研究

胶州湾水体低分子量有机酸的特征研究

作者：刘宗丽中国海洋大学

学位级别：硕士

海洋有机酸是海洋有机物的重要组成部分，其中水溶性的低分子量有机酸（low-molecular-weight organic acids，简称LMWOAs）是一类常见的有机化合物。研究海水中的LMWOAs对海洋生物地球化学、海洋环境科学和污染防治有十分重要的意义。... 详细信息

海洋有机酸是海洋有机物的重要组成部分，其中水溶性的低分子量有机酸（low-molecular-weight organic acids，简称LMWOAs）是一类常见的有机化合物。研究海水中的LMWOAs对海洋生物地球化学、海洋环境科学和污染防治有十分重要的意义。本文在前人工作的基础上，利用高效液相色谱法（HPLC）对2010年9月至2011年8月在胶州湾15个站位获取的表层海水样品中LMWOAs进行了定性、定量分析，初步探讨了LMWOAs在胶州湾的分布情况，并研究了胶州湾周边天然过程和人类活动对它们含量和分布的影响。研究表明，HPLC能够在胶州湾表层海水中检测到三种典型的低分子量有机酸，分别为乳酸、乙酸和甲酸，而且乙酸的平均浓度显著高于甲酸和乳酸，对三种酸的总量（TOA）起决定性的作用。在分析的11个月份（3月份除外）的胶州湾表层水样品中，不同月份胶州湾表层水中LMWOAs含量的变化相当明显。4月份胶州湾表层水中乳酸、乙酸、甲酸和TOA的平均含量均比较大，2月份胶州湾表层水中乳酸、乙酸、甲酸和TOA的平均含量相对来说均比较小，其中TOA的含量4月份最大，高达24.06μmol·L-1，2月份最小，仅为12.23μmol·L-1。就春夏秋冬四个季节而言，胶州湾表层水中乳酸的平均含量大小顺序为春季>夏季>秋季>冬季，甲酸的平均含量大小顺序为春季>秋季>冬季>夏季，乙酸和TOA的平均含量大小顺序均为春季>秋季>夏季>冬季。胶州湾表层水中乳酸、乙酸、甲酸和TOA在春季的平均含量都是最高的，乳酸、乙酸和TOA的平均含量在冬季是最低的。调查结果还显示，LMWOAs对溶解有机碳（DOC）的贡献十分显著。春夏秋季胶州湾表层水中TOA/DOC的平均比例分别为27.81%、15.61%、19.84%和18.76%。此外，每个月份胶州湾表层水中TOA与TOA/DOC的变化趋势也大致相同，可见TOA对DOC的总量起决定性的作用。总体而言，全年胶州湾表层水中三种酸的分布均大致呈现近岸高、远岸低的趋势，人类活动是胶州湾LMWOAs的主要来源并且对LMWOAs的分布有决定性的影响。通过分析温度、pH和叶绿素a（chl-a）与LMWOAs之间的关系，结果表明TOA与温度、乙酸与温度、乙酸与pH、chl-a与甲酸以及chl-a与TOA具有相关性（P<0.05），但并不显著，显示生物活动对胶州湾LMWOAs的含量和分布有一定的影响。同时，通过对丰水期和枯水期环胶州湾的7条河流中LMWOAs的研究，结果表明河流输入是胶州湾表层水中LMWOAs的一个重要来源。除此之外，其它的人类活动比如疏浚物的排放、贝类养殖等都可以直接或者间接的对胶州湾LMWOAs的含量、分布产生影响。总之，胶州湾表层水中LMWOAs浓度及其分布的年变化是自然因素和人类活动共同作用的结果。

关键词：低分子量有机酸(LMWOAs) 高效液相色谱法(HPLC) chl-a DOC 胶州湾

基于遥感资料的中尺度涡与叶绿素分布的关系研究

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基于遥感资料的中尺度涡与叶绿素分布的关系研究

作者：甘滢晖大连海洋大学

学位级别：硕士

中尺度涡是海洋中重要的中尺度现象,时间尺度在数天至数月之间,空间尺度在数十到数百公里之间,它能够提供巨大动能,将周围海域中的营养盐等成分携带至其他海域,对海表高度、海表温度、海表盐度、叶绿素浓度等海洋要素的时空变化做出一... 详细信息

中尺度涡是海洋中重要的中尺度现象,时间尺度在数天至数月之间,空间尺度在数十到数百公里之间,它能够提供巨大动能,将周围海域中的营养盐等成分携带至其他海域,对海表高度、海表温度、海表盐度、叶绿素浓度等海洋要素的时空变化做出一定贡献。在涡旋的生命周期内,中尺度涡会将下层冷水携带到海表上面,同时下层冷水中的营养盐也会带到海表,促进海表浮游动物的生长、发育和繁殖活动,通过这个过程实现不同层级营养物质的重新分配。该过程充分说明中尺度涡对海洋中的动力过程、能量分配和物质运输做出重要贡献,通过研究当前涡流的物理特性以及涡旋对海洋生化过程的影响作用,可以促进海洋海况的动态预警预报、海气作用和海洋生态环境的可持续发展等相关研究的开展。本文利用AVISO中尺度涡轨迹产品识别并跟踪了黑潮延伸体区域2020-2021年间的中尺度涡,利用NASA的叶绿素a(chlorophyll-a,chl-a)资料研究了黑潮延伸体区域2020-2021年中尺度涡与chl-a浓度的时空分布特征,并归一化合成分析黑潮延伸体中尺度涡内chl-a浓度异常的变化情况,主要结论如下:研究海域内共探测到气旋涡7845个,反气旋涡7119个。该区域中尺度涡的空间分布为:黑潮延伸体的平均涡动能分布为纬向带状分布,其中在黑潮延伸体的主轴上为涡动能的高值区,表现为东西走向,主要分布在36°N附近。气旋涡的数量整体大于反气旋涡,且长周期气旋涡相对较多,反气旋涡的周期普遍较短。时空变化特征表现为:气旋涡在夏、秋、冬、春各季节的数量、振幅和有效半径存在季节差异,其中春季提取到的涡旋数量相对较大,但是春季的涡旋振幅普遍偏小,有效半径也相对最小。反气旋涡的数量在春夏相对较大,其中春季的反气旋涡有效半径的均值相对较小,但是夏季的振幅平均值相对较小,且春季的振幅大小远大于夏季。研究区域内的叶绿素分布的年平均分布呈现沿纬向带状,沿高纬度向低纬度逐渐递减,且呈现一定程度的倾斜,相同纬度下,西侧的叶绿素浓度高于东侧,近岸的叶绿素浓度存在高值区。研究区的chl-a方差值与纬度无关。时间尺度上,chl-a值在5月份呈现下降趋势,并持续到9月底,随后逐渐上升,一直到4月份,该区域的chl-a均值受季节影响显著。另外,均值的季节变化与时间尺度的结果相符,但方差的变化不相符,这可能与涡旋有关。通过周期归一化,黑潮延伸体区域长周期气旋涡和反气旋涡的振幅变化基本相同,涡旋振幅变化呈现先增后减的趋势,之后,随着涡旋的消亡,涡旋振幅不断减小,但最终消亡时达到的振幅平均水平依然大于初始阶段。通过半径归一化合成得到的涡内chl-a异常分布,其结果表明气旋涡内的chl-a水平整体提升,反气旋涡内的chl-a水平整体下降。气旋涡在春季活动尤为剧烈,也可以对比说明,与气旋涡相比,反气旋涡受季节影响的程度相对较小,气旋涡的程度更大,由此引起的涡内chl-a异常程度也相对更大。此外,结果表明与长周期涡旋不同,短周期的气旋涡内chl-a异常几乎集中在涡心,无法说明涡旋携带等引起的偶极子变化现象。

关键词：黑潮延伸体中尺度涡 chl-a 季节变化