切薩皮克灣(Chesapeake Bay)浮游植物動(dòng)力學(xué)特征的數(shù)值模擬研究.pdf

1、浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是食物鏈中的生產(chǎn)者，維系著生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入。河口生態(tài)系統(tǒng)中，水華現(xiàn)象是重要的浮游植物動(dòng)力學(xué)規(guī)律現(xiàn)象，其變化對(duì)于河口生態(tài)系統(tǒng)中物種組成，營養(yǎng)傳遞以及生態(tài)系統(tǒng)中各要素的循環(huán)變化均有重要的影響。近幾年，氣候變化導(dǎo)致環(huán)境因子(如溫度、鹽度、海表風(fēng)、營養(yǎng)鹽等)的改變對(duì)河口生態(tài)系統(tǒng)的影響已經(jīng)引起了科學(xué)家們的關(guān)注，氣候擾動(dòng)所帶來的旱澇周期變化、熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng)已經(jīng)越來越成為影響大洋沿岸河口生態(tài)系統(tǒng)的重要因素。本文

2、選擇了美國東海岸最大的河口灣-切薩皮克灣(Chesapeake Bay)為研究對(duì)象，通過物理-生物化學(xué)耦合模型研究其浮游植物的季節(jié)變化規(guī)律以及影響其春季浮游植物動(dòng)力學(xué)特征的主導(dǎo)因子，探討了早澇周期的變化對(duì)于切薩皮克灣生態(tài)系統(tǒng)的影響及生態(tài)系統(tǒng)所作出的響應(yīng)變化，并對(duì)長時(shí)間尺度的生態(tài)系統(tǒng)主要要素的變化規(guī)律進(jìn)行了模擬，以期為長時(shí)間尺度的浮游植物動(dòng)力學(xué)研究以及中國海域的生態(tài)動(dòng)力學(xué)研究提供范例和參考。
　　 選取1996年對(duì)切薩皮克灣浮游植

3、物生物量及初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布進(jìn)行了模擬，再現(xiàn)了春季葉綠素最大值以及夏季初級(jí)生產(chǎn)力最大值這一動(dòng)力學(xué)特征；通過對(duì)營養(yǎng)鹽輸運(yùn)的模擬，探討了春季水華的發(fā)生機(jī)制：冬春季隨薩斯奎漢納河(Susquehanna River)徑流帶來的大量營養(yǎng)鹽是春季灣內(nèi)浮游植物大量生長的主要原因；通過NO3及NH4的垂向分布，證明了夏季初級(jí)生產(chǎn)力極大值的營養(yǎng)鹽支持來自于再生營養(yǎng)鹽這一結(jié)論；并通過模型結(jié)果闡明了夏季風(fēng)能夠?qū)I養(yǎng)鹽重新積累至水體真光層內(nèi)，帶來短時(shí)期的浮

4、游植物高初級(jí)生產(chǎn)力這一機(jī)制。
　　 通過選取旱澇特征差異顯著的兩年：1998年和1999年研究了切薩皮克灣浮游植物生物量和初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布，得到河流淡水輸入是影響切薩皮克灣內(nèi)浮游植物動(dòng)力學(xué)特征的主導(dǎo)因子；模型很好地再現(xiàn)了浮游植物生物量在兩年間的時(shí)空分布，并且通過與葉綠素α飛機(jī)遙感水色圖的對(duì)比，較好地的吻合了觀測數(shù)據(jù)，并且通過對(duì)鹽度和營養(yǎng)鹽的結(jié)果分析支持了浮游植物生物量和淡水輸入之間的機(jī)制性關(guān)系，并引入了“資源限制(Resou

5、rce Limitation)”的概念來判斷影響浮游植物的生長的關(guān)鍵性因子；模型的結(jié)果表明，切薩皮克灣1998年春季浮游植物水華現(xiàn)象發(fā)生在中下部灣區(qū)，浮游植物生物量較高，而1999年的水華區(qū)域集中在上部灣區(qū)并且范圍較小，水華區(qū)域內(nèi)浮游植物生物量相比與1998年較低。
　　 在獨(dú)立年份試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇1995-2004年進(jìn)行長時(shí)間尺度的模擬試驗(yàn)，在通過觀測數(shù)據(jù)及葉綠素α飛機(jī)遙感水色圖的比對(duì)后，模型在長時(shí)間尺度的試驗(yàn)中模擬結(jié)果較好