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《中国海洋大学》 2010年
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南海北部浮游生态系统对台风过程响应的模拟研究及影响因子的探讨

张冲  
【摘要】: 浮游生物是海洋生态系统中最基础的组成部分,不仅在整个食物链物质循环和能量流动中起到重要的角色,还在全球气候变化中起重要作用,其浮游生物水华发生机制的研究一直是海洋生态领域研究的热点。近年来,随着台风发生的频率和强度显著增加,有关台风引发浮游植物水华现象已有广泛的报道,针对这一科学问题,本文在已有的研究基础上,采用数值模型模拟了我国南海上层海洋生态系统对台风过程的响应,并就其影响因子进行了探讨。 首先,针对我国南海海域物理环境和生态环境的特点,采用垂直一维海洋生态系统动力学模式MEM-1D对我国南海SEATS站浮游生态系统各要素垂直分布的季节变化进行了模拟,并与观测资料和相关文献结果进行对照,模拟结果较好地反映出南海北部上层浮游生态系统各要素垂直结构的季节变化特征。在此基础上,分析各要素之间的相互制约关系、浮游植物次表层最大值的形成机制和影响因素及冬季水华发生的控制机制。模拟结果表明:南海北部跃层终年存在;表层叶绿素浓度呈明显的季节变化,最低值(0.05 mg m-3)出现在夏季,最高值(0.38mgm-3)出现在冬季;浮游动物和细菌的垂直结构相似,冬季上层水体中出现最大值,分别为24 mg C m-3和12mg C m-3;2月-10月浮游动物和细菌同样出现在40m-70m左右的次表层出现最大值现象,分别为16mg C m-3和6.5 mg C m-3。 在上述工作基础上,进一步探讨了台风(Damrey)过境引起SEATS站浮游生态系统各要素垂直结构的变化。台风过境所引起的强烈卷挟能够破坏海洋温跃层和盐跃层,使混合层最大加深到70m左右,下层低温高营养水被带到表层,为水华暴发提供了物质基础(如表层硅酸盐浓度可提高4.8倍)。由于台风过境所引起的强混合作用引起浮游生物垂向混合均匀,待到水体稳定后,浮游生物才开始大量生长,表现为表层叶绿素a浓度滞后过境台风7天达到最大值,随后表层浮游动物浓度也达到最大值。本次台风过境引发的水华,约能够贡献南海北部海域年初级生产力的6.5%。可见台风过境对低生产力的热带海洋具有重要意义。 最后本文对浮游生态系统响应台风过程的影响因素进行了详细讨论。不同强度和移动速度的台风过境对上层海洋影响不同:强度大且持续时间长的台风,对海水混合深度的影响就越大,上层向下传递的热量就越多;台风的强度比移动速度对下层营养盐的向上卷挟作用更明显,为浮游植物水华提供更多物质基础;虽然,强度大的台风引发浮游植物浓度的峰值高,持续时间久,但浮游植物水华暴发的滞后时间相对更长,相应的浮游动物开始生长也越滞后,这可能是由于台风对水体稳定度的影响不同;浮游动物、细菌的垂直分布结构在各类强度和移动速度台风影响下均与浮游植物相似,其中浮游动物生长落后于浮游植物。 在不同营养盐的限制的情况下,同一强度台风过境所引起上层海洋生态系统的响应不同:不同营养盐限制的情况下,水华滞后时间相同,但其强度不同。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:Q179.1

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