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台湾海峡南部颗粒有机碳及粒径谱分析

叶翔  
【摘要】: 本论文研究台湾海峡南部颗粒有机碳(POC)、总悬浮颗粒物(TSM)、颗粒氮(PN)及颗粒物体积浓度的时间和空间分布,捕捉对上升流事件的逐日响应,分析夏季航次POC与TSM和叶绿素a(Chl-a)之间的关系及其变化规律,分析悬浮颗粒物粒径谱中Sheldon谱图和正态化谱图的特征,探讨将现场激光粒度仪作为POC赋存生态系统结构的高分辨率现场探测方法的可能性。 根据2004年夏季、2005年夏季和2006年夏季三个航次观测数据,表层POC含量的分布表现出近岸高、远岸低的特点,POC浓度的剖面分布存在由表层到底层逐渐降低、中层出现高值后再降低和下层出现了高值的三种类型,表层和次表层POC含量的高值区出现在东山以东以及南澳附近上升流区。台湾海峡南部2004年夏季POC含量的平均值为0.145mg/L,2005年夏季为0.204mg/L,2006年夏季为0.198mg/L。2004年夏季颗粒总氮(PN)含量范围为0.0065~0.0856mg/L, 2005年夏季为0.0114~0.2443mg/L, 2006年夏季为0.0013~0.2269 mg/L。POC/PN 2004年夏季在1.7~16.5之间,均值6.8;2005年夏季在1.7~10.5之间,均值5.3;2006年夏季在1.9~18.4之间,均值5.7。各航次的POC含量与Chl-a含量正相关,浮游植物是POC的主要来源。所有航次统计的Chl-a/POC与Chl-a呈正相关,上升流区Chl-a/POC偏小,上升流较强的航次高Chl-a区的Chl-a/POC也偏小,反映了上升流与高营养转换效率浮游生物生态在空间和时间上的联系。根据Chl-a/POC~Chl-a关系图判断,台湾海峡南部海域1988年、1998年和2004年夏季航次的浮游生物营养转换效率受到相对抑制,而在上升流信号较强的2005年和2006年夏季航次,上升流区的浮游生物高营养转换效率状态得以强化。 2004年夏季TSM浓度为0.14~4.68mg/L, 2005年夏季为1.34~13.28mg/L, 2006年夏季为3.29~36.06 mg/L,沿岸流较强的2005年和2006年航次具有相对高的TSM浓度;各航次的POC浓度和Chl-a/POC比值也与TSM浓度正相关,POC/TSM比值与TSM负相关。沿岸流带来的陆源悬浮颗粒物通量大幅度波动,仍没有明显干扰台湾海峡南部以海洋浮游生物生态主导的颗粒有机碳生物地球化学循环格局。 利用2004年夏季台湾海峡南部海域的现场激光粒度仪剖面测量数据,运用海洋食物链的粒径谱理论分析了悬浮颗粒物的Sheldon谱图和正态化谱图的剖面分布精细结构。横跨台湾海峡沿岸及浅滩外斜上升流的A和B两断面Sheldon粒径谱类型相近,正态化谱图的斜率r的范围从-0.79到-0.65,在明显高于寡营养海域的水平上波动。斜率r的高值带或高变幅带,在上升流系高叶绿素带及叶绿素最大层的周边或前端的呈斑状分布。海洋食物链的粒径谱分析结果支持关于台湾海峡南部上升流生态系高生产力、短食物链和高营养转换效率的宏观认识,并深化对营养转换效率分布精细结构的了解。现场激光粒度仪可发展为探索海洋食物链时空分布精细结构的常备传感器。


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