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东海北部营养盐分布特征及影响因素

张建平  
【摘要】: 我国人口数量庞大,人口增加与耕地减少的矛盾日益突出。近海生物资源的开发利用关系到我国的食物安全。了解和认识我国近海生态系统的服务功能、食物产出的关键过程及其可持续机理,健康、持续地开发利用近海资源和环境,不仅对促进国民经济持续发展有不可忽视的推动作用,也为我国食物安全提供重要保证。 营养盐是海洋生态系统的主要生源物质,是海洋初级生产力最重要的影响因子,是研究海洋生态系统的关键要素。东海北部海域是台湾东北海域的海流、台湾暖流、长江冲淡水、黄海低盐水、西朝鲜沿岸流等多股海流的集散区,也是黑潮高温高盐水的交汇地,海水来源复杂,不同来源的水系在此汇聚、相互作用以及它们自身的变化造成了复杂的水文环境和不断变化的水化学特征。使该海域长期以来倍受海洋和渔业研究的关注。 冷涡通常为气旋式涡旋,冷涡区域常表现为冷水涌升,冷涡与上升流二者相辅相成,形成冷涡-上升流系统。上升流可以将下层丰富的营养盐带到上层,使其成为潜在的渔场,同时使冷涡中心海域海面低于周围。本研究在综述前人有关东海环流、营养盐研究成果的基础上,使用NOAA、NGDC、TOPEX/POSEIDON等数据库资料,通过Matlab计算机平台,研发海洋环境数值分析技术、三维可视成图技术,逐层分析东海北部营养盐的时空变化规律,以探讨营养盐分布、海面地形与冷涡-上升流系统的关系。发现: 一、东海北部营养盐分布特征: (1)东海北部海域、分布总特征为由沿岸向离岸递减,由表层向底层递增;西北高,东南低,呈扇形向东南扩展。有两个浓度高值区,一个为研究区域的西北角,另一个在东北角。 (2)表层(0~50m)营养盐平均浓度均是冬季最高,、冬季明显高于其他三季;中层(50~200m)的、50~150m的夏季最高;底层(200~500 m)四季变化微弱,其中400~500m层、浓度值秋季最高。变异系数表层最大,而中层最大、底层最大,其中相应各层变异系数大于、 (3)四季均存在高营养盐水团,冬季最强,夏季最弱。高、水团中心分别位于125.5°E、30.5°N和127.5°E、30.5°N;高水团中心,随冬-春-夏-秋、从南往东北再向西、最后向东南,在125~128°E、29~31°N范围内移动。 二、东海北部海面地形特征: (1)各周均存在不同强度的高、低海平面闭合等值线;其中春季各周、夏初各周、冬末各周在冷涡区域有较明显的低海平面闭合等值线。 (2)海面地形呈现独特季节特征:①秋、冬季呈现西北高、东南低;②春季则与秋冬季相反:东南高、西北低的特征;③夏季整个海域海平面较高。 (3)年平均海面地形特征大致分为四类:①呈西南-东北走向,西北高、东南高、中间低。②呈西南-东北走向,西北低,东南高。③呈南-北走向,把东海北部分成三部分,东、西高,中部低。④呈南-北走向,西高东低,东海北部东西两部分分界明显。 (4)冷涡与低海平面中心的关系:研究区域内低海平面闭合等值线中心,亦是高营养盐水团区域,即为济州岛西南部冷涡中心;该低闭合等值线中心、东海北部高营养盐水团中心与冷涡中心的移动关系密切。 三、影响东海北部营养盐分布特征的主要方式:水平输运、垂直混合、大气沉降等,主要包括长江等入海径流、台湾暖流、黑潮锋面涡旋、上升流、沉积物-水界面交换、大气沉降等。环流系统是影响该区营养盐分布、海面地形的重要因素,营养盐分布、海面地形与冷涡-上升流系统有密切的关系: (1)济州岛西南部冷涡-上升流从底层携带大量营养盐至上层,使营养盐在该区域集聚,形成高营养盐水团。 (2)冷涡区域海水温度低,海水比容小,海平面通常低于周围海域,冷涡中心区常年存在低海平面闭合等值线,冬春季尤为明显。


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