南海低營養(yǎng)級生態(tài)要素時空分布特征及模型研究.pdf

1、海洋低營養(yǎng)級是海洋生態(tài)系統(tǒng)食物鏈組成部分,以浮游植物為代表的生產(chǎn)者,吸收太陽輻射能量,將營養(yǎng)鹽等無機物轉(zhuǎn)化為生物有機物,為海洋生態(tài)系統(tǒng)奠定了物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基礎(chǔ)。南海海域環(huán)境復雜,生態(tài)環(huán)境特征多樣,系統(tǒng)性地認識掌握南海低營養(yǎng)級生態(tài)要素的時空分布特征,及其與海洋動力環(huán)境要素的關(guān)系,為我國科學開發(fā)利用與評估保護南海海洋環(huán)境和生物資源提供理論依據(jù),為科學防災減災提供預測、預警和決策支撐,增強我國應對氣候變化的能力。
　　 本文利用

2、南?，F(xiàn)場觀測調(diào)查資料和遙感探測數(shù)據(jù),結(jié)合統(tǒng)計分析方法和遙感估算模型,初步探討了南海低營養(yǎng)級生態(tài)系統(tǒng)主要生態(tài)要素的時空分布特征及其與海洋動力環(huán)境要素的關(guān)系。在海洋環(huán)流模式基礎(chǔ)上,結(jié)合上述南海關(guān)鍵物理過程與生物化學過程等方面的分析結(jié)果,建立了三維水動力-生態(tài)模型,并結(jié)合歷史和現(xiàn)場調(diào)查資料,校驗和修正模型參數(shù)以提高模擬精度,實現(xiàn)了對南海海洋生態(tài)環(huán)境要素的模擬,闡述了營養(yǎng)鹽、初級生產(chǎn)對上升流、中尺度渦、冷暖事件等過程的響應關(guān)系及機制。主要創(chuàng)新性

3、成果體現(xiàn)在:
　　 1.利用南海多年調(diào)查航次的葉綠素α濃度資料,結(jié)合統(tǒng)計分析方法,根據(jù)南海表層葉綠素α濃度,反演估算出葉綠素α濃度在深度剖面的垂直分布。針對南海深水、近岸、河口等不同海域的海洋環(huán)境特征,闡述了該分布特征與海水物理環(huán)境的關(guān)系,該研究對于南海葉綠素α濃度垂向分布的反演估算具有較好的應用價值。
　　 2.利用近十幾年的遙感數(shù)據(jù)結(jié)合初級生產(chǎn)力估算模型,總結(jié)歸納了南海葉綠素α和初級生產(chǎn)力時空分布變化的主要特征。對南

4、海夏季典型上升流活動區(qū)——越南東部外海域的葉綠素α濃度年際變化進行了研究,發(fā)現(xiàn)1997-1998年強E1Nino效應對葉綠素和初級生產(chǎn)力影響較大,同時也揭示了其它三個時段的對應關(guān)系:1999-2000年,葉綠素α濃度高值對應海表溫度低值,體現(xiàn)出較強的La Nina效應;2002-2003年,葉綠素α濃度下降對應海表溫度升高,體現(xiàn)出中等強度的E1Nino效應;2005年異常暖事件之后,至2008年對應海表溫度的下降和葉綠素濃度的升高。另外

5、,對于南海中部海盆區(qū)、湄公河口等海域的初級生產(chǎn)對于海洋動力環(huán)境要素的年際變化響應關(guān)系也進行了相關(guān)分析。
　　 3.利用混合坐標海洋模型HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model),比較成功的模擬了太平洋和南海水動力環(huán)境,為海洋生態(tài)模擬提供了比較可靠的水動力環(huán)境背景場。對海洋生態(tài)模型NORWECOM(NORWegian ECOlogical Model)中“光在水柱中的衰減過程”、“浮游植物的初級生產(chǎn)和

6、呼吸過程”和“懸浮沉降過程”等模塊方程進行了參數(shù)化改進,模擬了太平洋(1992-2004)和南海(1992-1996)營養(yǎng)鹽(硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽)和葉綠素α濃度的季節(jié)變化與空間分布。太平洋海區(qū)營養(yǎng)鹽和葉綠素α濃度的高值主要集中在東太平洋赤道海域和西北太平洋副極地海域,硝酸鹽和硅酸鹽的模擬結(jié)果與WOA01資料比較吻合,磷酸鹽普遍偏高,葉綠素α濃度模擬結(jié)果與SeaWiFS遙感資料相比存在一定偏差,部分海區(qū)出現(xiàn)異常偏高。南海營養(yǎng)鹽和葉綠素