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渤海浮游植物季节变化与水动力关系数值研究

卞红霞  
【摘要】:水华是浮游植物在一定条件下快速繁殖的结果,研究浮游植物生长的影响因素,对揭示水华发生的生态机制具有重要意义。论文建立了COHERENS水动力及水质模型,研究渤海浮游植物生长季节性变化与水动力的关系,重点分析温度、盐度和湍流作用等物理环境因子对渤海浮游植物生长的影响,探讨浮游植物水华发生的物理环境。论文从三维水动力及水质方程组出发,考虑气象条件和径流条件,首先建立了符合实际的水动力模型,从调和常数、潮位和温盐三个方面对其进行验证,模拟了温盐的季节性变化和层化特征。模拟结果表明:温跃层从春季开始出现,夏季温跃层结构最为明显,底层南北两侧出现非对称冷核结构,秋季温跃层消失;盐跃层结构在夏季也最明显,表、底层盐度分布差别较大,但相比于温跃层,盐跃层出现时期较为滞后,层化结构较弱。论文建立的水动力数值模型可以较好地反映温盐场长期变化规律。其次,通过调节浮游动物捕食压,底层沉积物中所含硝酸盐和氨氮通量等重要参数,建立符合实际的水质生态模型,验证水质生态要素,模拟并分析叶绿素、硝酸盐和氨氮的时空特征。模拟结果表明:时间序列上,叶绿素年循环呈双峰结构,硝酸盐和氨氮大体经历了冬季积累、夏季消耗的历程;水平分布上,由于水深和河口径流等影响,近岸和河口附近叶绿素浓度、硝酸盐和氨氮始终保持较高浓度。论文建立的水质生态模型能够较准确地模拟表层叶绿素、硝酸盐和氨氮年循环特征。最后,研究了温度、盐度与叶绿素浓度的相关性关系,模拟渤海湍流粘性系数的表层分布,分析温盐和湍流作用对渤海浮游植物生长的影响。研究表明:四季(冬、春、夏和秋)海洋表层温度与叶绿素浓度的相关系数分别为:-0.32、0.83、0.82和-0.21;四季(冬、春、夏和秋)海洋表层盐度与叶绿素浓度的相关系数分别为:-0.54、-0.92、-0.86和-0.53。水平分布上,冬秋季,虽然垂直湍流混合较好,表层营养盐充足,但由于受到温度和光照限制,使得渤海叶绿素含量较低;春夏季,光照和温度适宜,渤海表层叶绿素含量较高,但深水区的湍流混合变小,出现层化结构,营养盐含量降低,使深水区域叶绿素含量较低。浮游植物生长是温度、盐度、湍流作用等多种因素综合作用的结果。


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