黃海冷水團新生產(chǎn)力及微食物環(huán)作用年變化特征的模擬分析.pdf

1、黃海冷水團是我國陸架淺海上一個重要的海洋現(xiàn)象，一直倍受我國物理海洋學家關(guān)注。近年來對黃海冷水團水域的物理及生物化學特性的研究受到了周邊國家的重視并取得了重要進展，但是生態(tài)動力學方面的數(shù)值研究仍很缺乏。本文的主要研究目標是對已經(jīng)建立的黃海冷水團水域水層—底棲耦合生態(tài)系統(tǒng)垂直一維模型進行改進及參數(shù)優(yōu)化，對該海區(qū)浮游生態(tài)系統(tǒng)基本生態(tài)變量垂向結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化特征、物流能流結(jié)構(gòu)特征進行模擬分析，并著重對初級生產(chǎn)力、新生產(chǎn)力以及浮游生態(tài)效率和微食物環(huán)

2、的貢獻等問題進行比較詳細的動力學研究，以增進對黃海生態(tài)動力學的深入理解。 首先根據(jù)黃、東海生態(tài)綜合調(diào)查資料和前人的研究成果，分析了黃海冷水團水域水層生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。然后根據(jù)2003年9月黃、東海海面太陽輻射的觀測資料，驗證了應(yīng)用Dobson&Smith模型計算海面太陽輻射和構(gòu)造輻射場的可行性，為缺乏海面太陽輻射實測資料的海洋生態(tài)系統(tǒng)模擬提供了有力保證。接下來對生源要素的模擬結(jié)果進行了分析，并著重對黃海冷水團的初級生產(chǎn)力、新

3、生產(chǎn)力進行了分析研究。本文的最后一部分針對模擬區(qū)域初級生產(chǎn)力低下而浮游生態(tài)效率卻比較高的問題進行分析，說明了微食物環(huán)在浮游動物的生產(chǎn)過程中所扮演的舉足輕重的角色。 研究采用的模型共分為水層和底棲生態(tài)系統(tǒng)兩部分，并考慮了二者之間的耦合。模型采用箱式模型，將模擬區(qū)域水層根據(jù)溫躍層與真光層位置由上而下分為三個箱子。三個箱子都包含了水層生態(tài)亞模型，它主要考慮了浮游植物(P)、浮游動物(Z)、顆粒有機物(POC)、溶解有機物(DOC)、

4、總無機氮(TIN)、總無機磷(TIP)和溶解氧(DO)7個生態(tài)變量；底層箱子還考慮了底棲生態(tài)亞模型，其中包含大型底棲生物(MacroB)、小型底棲生物(MeioB)、底棲細菌(Bbac)、沉積物有機碎屑(Det)、間隙水中的總無機氮(BTIN)和總無機磷(BTIP)6個生態(tài)變量。水層和底棲生態(tài)系統(tǒng)的耦合是通過浮游植物與顆粒有機物的沉降和沉積物中營養(yǎng)鹽的溶出實現(xiàn)的。表層箱子考慮了營養(yǎng)鹽的大氣干濕沉降輸送。另外，該模型還以參數(shù)化的方式考慮了

5、微食物環(huán)的作用。整個模型考慮箱子與箱子之間的垂向輸送通量。 本文研究中使用該模型對黃海冷水團水域浮游生態(tài)系統(tǒng)各生態(tài)變量的季節(jié)變化進行了模擬，并與黃海冷水團水域的觀測資料及相關(guān)文獻中的結(jié)果進行分析對照，證明模擬結(jié)果能較好地反映出黃海冷水團水域浮游生態(tài)系統(tǒng)的季節(jié)變化特征，而且各個生態(tài)變量間的關(guān)系及不同水層間的生態(tài)要素變化差異是比較合理的。這說明該模式能夠比較成功地反映黃海冷水團水域水層—底棲耦合生態(tài)系統(tǒng)的能流、物流結(jié)構(gòu)的基本特征。

6、 通過對黃海冷水團水域初級生產(chǎn)力和新生產(chǎn)力的模擬分析，估算出黃海冷水團年平均日初級生產(chǎn)力為239mgCm-2d-1，并根據(jù)海水中無機氮的來源估算出新生產(chǎn)力的f比約為33％，從而進一步推算出黃海冷水團的日均新生產(chǎn)力約為28.8mgCm-2d-1。模擬結(jié)果還顯示，在黃海冷水團存在的季節(jié)里該水域的真光層營養(yǎng)鹽匱乏，浮游植物初級生產(chǎn)受限制，僅在晚秋出現(xiàn)了不十分明顯的“秋華”；然而，在此時段內(nèi)，浮游動物的生物量和浮游植物基本處于同一量級