南海低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)要素時(shí)空分布特征及模型研究.pdf

1、海洋低營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(yáng)輻射能量,將營(yíng)養(yǎng)鹽等無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物有機(jī)物,為海洋生態(tài)系統(tǒng)奠定了物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基礎(chǔ)。南海海域環(huán)境復(fù)雜,生態(tài)環(huán)境特征多樣,系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)掌握南海低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)要素的時(shí)空分布特征,及其與海洋動(dòng)力環(huán)境要素的關(guān)系,為我國(guó)科學(xué)開(kāi)發(fā)利用與評(píng)估保護(hù)南海海洋環(huán)境和生物資源提供理論依據(jù),為科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)提供預(yù)測(cè)、預(yù)警和決策支撐,增強(qiáng)我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的能力。
　　 本文利用

2、南?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)調(diào)查資料和遙感探測(cè)數(shù)據(jù),結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析方法和遙感估算模型,初步探討了南海低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)主要生態(tài)要素的時(shí)空分布特征及其與海洋動(dòng)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(guò)程與生物化學(xué)過(guò)程等方面的分析結(jié)果,建立了三維水動(dòng)力-生態(tài)模型,并結(jié)合歷史和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料,校驗(yàn)和修正模型參數(shù)以提高模擬精度,實(shí)現(xiàn)了對(duì)南海海洋生態(tài)環(huán)境要素的模擬,闡述了營(yíng)養(yǎng)鹽、初級(jí)生產(chǎn)對(duì)上升流、中尺度渦、冷暖事件等過(guò)程的響應(yīng)關(guān)系及機(jī)制。主要?jiǎng)?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(jì)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(duì)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(duì)于南海葉綠素α濃度垂向分布的反演估算具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
　　 2.利用近十幾年的遙感數(shù)據(jù)結(jié)合初級(jí)生產(chǎn)力估算模型,總結(jié)歸納了南海葉綠素α和初級(jí)生產(chǎn)力時(shí)空分布變化的主要特征。對(duì)南

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

5、,對(duì)于南海中部海盆區(qū)、湄公河口等海域的初級(jí)生產(chǎn)對(duì)于海洋動(dòng)力環(huán)境要素的年際變化響應(yīng)關(guān)系也進(jìn)行了相關(guān)分析。
　　 3.利用混合坐標(biāo)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(dòng)力環(huán)境,為海洋生態(tài)模擬提供了比較可靠的水動(dòng)力環(huán)境背景場(chǎng)。對(duì)海洋生態(tài)模型NORWECOM(NORWegian ECOlogical Model)中“光在水柱中的衰減過(guò)程”、“浮游植物的初級(jí)生產(chǎn)和

6、呼吸過(guò)程”和“懸浮沉降過(guò)程”等模塊方程進(jìn)行了參數(shù)化改進(jìn),模擬了太平洋(1992-2004)和南海(1992-1996)營(yíng)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)鹽和葉綠素