珠江口夏季底层缺氧现象的数值模拟

底层水体缺氧现象已经引起了人们的广泛关注.水体底层缺氧易造成水生生物的死亡,影响了水体的生态环境,造成水质严重下降,因此找出造成水体缺氧的原因有着非常重要的意义.通过一个三维的水动力生态模型模拟并研究了夏季珠江口底层的缺氧现象.分析结果表明,盐度锋面对珠江口水体表底层氧气交换的抑制作用及底层有机耗氧物质对溶解氧的大量消耗是造成底层缺氧现象的主要原因,但潮汐所导致的强混合可以破坏这种缺氧机制的形成;底层缺氧主要与河流输送的耗氧物质有关;作为主要营养盐参与生态系统循环的磷对底层溶解氧无明显影响.     

夏季伶仃洋COD、DO的垂向分布及其影响因素

1999年夏季对珠江口伶仃洋的COD、DO、盐度、温度等项目进行大规模的调研 ,结果表明 :在伶仃洋咸淡水交界海域 ,COD、DO垂向层化现象明显 ,根据其层次结构可分为上中高下低型、上高中下低型、上下高中低型。受淡水径流、咸水入侵和太阳辐射的影响 ,伶仃洋夏季存在稳定的温密跃层 ,水体出现层化。层型水体是影响COD、DO垂向分布最主要的因素 ,底泥和再悬浮有机物的降解耗氧是导致底层水体DO降低的主要原因。     

夏秋季珠江口水域COD、DO、营养盐分布特征及其富营养化评价

在2012年夏季(8月)和秋季(11月)对珠江口海域进行化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)和氮磷营养盐调查分析,并研究了其分布特征,采用富营养化指数法和潜在性富营养化法对珠江口水体营养化状况进行了分析和评价.结果显示,珠江口海域COD质量浓度较低,夏季平均值为1.85 mg/L,秋季为1.10 mg/L;DO质量浓度较高,夏季平均值为6.95 mg/L,秋季为7.63 mg/L;无机氮污染严重,平均质量浓度夏季为0.85 mg/L,秋季为0.79mg/L,总体上从北向南递减;无机磷秋季平均质量浓度(0.015 mg/L)显著低于夏季平均质量浓度(0.010 mg/L).富营养化严重海域主要集中在东北部及伶仃洋一带,基本呈自北向南逐级递减趋势.秋季富营养化程度显著高于夏季,珠江口海域基本上属于磷限制潜在性富营养水平.     

泉州湾春、夏季表层溶解氧分布特征及其影响因素分析

水体中的溶解氧(dissolved oxygen,DO)分布受控于复杂的生物地球化学过程,对区域生态环境保护和修复有重要意义.泉州湾表层水体DO的分析结果表明,春、夏季DO的质量浓度分别为6.37~8.24mg/L和2.76~7.62mg/L,两季差异主要是由于水温和DO消耗强度的变化.受入海径流和潮汐的影响,DO呈现从湾内向湾口增加的趋势,其中春季DO总体变化较小,在西南部海域的变化幅度比海湾中部至湾口更明显,而夏季反之.泉州湾的表观耗氧量(apparent oxygen utilization,AOU)与化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)呈显著正相关,与盐度和pH均呈显著负相关,与营养盐的相关性在各潮期有异.总体而言,AOU分布在春、夏季均受有机物降解的强烈影响;夏季浮游生物生长旺盛,其耗氧过程对AOU分布的影响大于春季;春季浮游生物活动较弱,水动力条件对AOU的影响大于夏季.     

冬季海水养殖水域环境因子的变化对养殖海参的影响研究

2016年和2017年两个结冰期内对渤海某海水人工养殖池塘冰厚度的变化和冰盖下水体的温度、盐度、p H和溶解氧进行连续观测。冰厚采用超声测距仪定时测量,冰温、水温、盐度、溶解氧和p H分层观测。研究发现,盐度的变化与冰的生长密切相关,而冰厚度的变化主要受气温的控制,p H和溶解氧的变化与水温和光合作用相关,冰融化时p H和溶解氧变化浮动较大,冰融水起到了稀释作用,溶解氧浓度降低。可见,气温影响冰厚和水温,进而间接影响了盐度、p H和溶解氧。观测的养殖池塘水体溶氧含量一直大于8 mg·L-1,没有出现缺氧的情况。p H范围在7. 7～9. 0之间,没有出现异常。养殖池塘内的海参对盐度的耐受范围是20～35,而其栖息的水体底层的盐度,主要是在29. 022 7～34. 028 6间,仅当冰融化时,盐度最低值降到21. 074 8,但在之后再3～5 d内上升至29,可见,盐度的变化是在其可承受范围内。综上分析,温度是决定冬季海水养殖生物存活率的限制因素。     

水体微塑料的垂向分布及采样方法比较研究——以九龙江河口为例

由于受到潮汐过程的影响,河口区微塑料的调查和研究存在着方法不统一、数据误差较大的问题.2019年夏季使用泵采法在九龙江河口开展原位全水层微塑料采样,对不同水层、不同站位间的微塑料丰度及其赋存特征进行分析,并与其他在该河口的相关调查研究结果进行对比.结果表明:九龙江河口表、中、底层水体中的微塑料赋存量存在明显差异,河流入海口及靠近污染源处表层水中微塑料丰度明显高于中、底层中,在潮汐作用剧烈的河口区,中、底层中微塑料丰度高于表层水中,存在明显分层现象;使用不同采样方法获取的微塑料数量浓度值存在较大差异,泵采法相比拖网法能更有效地截留塑料纤维;使用泵采法过滤水样体积、滤经筛网孔径大小都对收集到的微塑料丰度、尺寸有显著影响.采样方法的不同将导致微塑料丰度结果的显著差异,在潮汐河口进行微塑料监测有必要将潮汐作用考虑在内.因此,建议建立潮汐河口的微塑料业务化监测和通量观测,并采用洪、枯季,大、小潮的全潮时段的观测采样方法.     

珠江口表层水体CO_2分压的空间和季节变化

采用连续观测系统调查了四季珠江口表层水体二氧化碳分压(pCO_2)、温度、盐度和溶解氧(DO),并分析了pCO_2、盐度和DO的空间分布和季节变化。四季珠江口上游水体盐度相同时pCO_2季节变化为夏季春季秋季冬季,即丰水期小于枯水期,丰水期大量降雨稀释了风化产物,径流输入的CO2浓度较低,且盐度相同时枯水期水体更接近上游pCO_2高值区。四季上游区域pCO_2高,DO低,且pCO_2与DO呈负线性相关,耗氧呼吸是维持高pCO_2的主要生物地球化学过程。春季表层水体盐度为0.19‰,pCO_2最高值为717.2 Pa,DO低至41.4μmol/L。春、夏季珠江径流携带的大量营养物质在下游开阔区域促进了浮游植物繁殖,浮游植物光合作用在吸收CO_2的同时产生大量氧气。夏季香港西侧海域表层水体盐度为15‰~25‰时,pCO_2最低值为16.5 Pa,DO最大值为418.8μmol/L。     

夏季珠江口冲淡水对氨氧化古菌的空间演替及分布规律的影响

氮在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用，通常能限制海洋生物的生产力.硝化反应是氮循环的核心环节，且氨氧化反应是硝化作用的限速步骤，再加上氨氧化古菌(Ammonia Oxidizing Archaea, AOA)是氨氧化反应的主力军，因此海洋氨氧化古菌成了研究热点.通过对夏季珠江口的不同深度水体进行研究，以氨氧化古菌的功能基因氨单加氧酶(amoA)作为分子标记，运用454高通量测序技术和定量PCR在DNA和cDNA水平上来分析氨氧化古菌的群落结构组成、多样性和基因丰度分布特征.结果表明，夏季珠江口的淡水来源站位(A2B)有着最高的氨氧化古菌群落多样性，但丰度最低；自由生活型的氨氧化古菌丰度是附着生活型的10～1 000倍，这可能是氨氧化古菌的主要生存策略；盐度是影响夏季珠江口氨氧化古菌群落结构组成的主要环境因子，而其amoA基因丰度与环境因子之间没有显著性差异；表层和底层AOA群落之间的差异较自由生活的与附着的群落之间更为明显.研究表明在cDNA水平上对功能微生物类群进行探究的必要性，有助于增进水体氨氧化古菌群落响应环境变迁的认识.     

北部湾夏、冬两季异养细菌的水平分布特征及其影响因子

于2006年7月15日-8月7日和2006年12月25日-2007年1月22日对北部湾夏、冬两季水体中异养细菌丰度进行调查,探讨环境网子对异养细菌丰度的影响.结果表明,北部湾夏、冬两季异养细菌平均丰度分别是8.00×103和3.85× 102 mL-1.夏季北部湾北部海域表、中、底3个水层异养细菌丰度均显著高于中部和南部海域(p＜0.05),而冬季北部海域表层水体反而成为异养细菌丰度的低值区(p＜0.05),中层和底层水体中异养细菌丰度分布差异不大.随着离岸距离的增加,夏季水体中异养细菌丰度呈现逐步降低的趋势,而冬季这种趋势不明显.活性硅酸盐(SiO3 -Si)和叶绿素a(Chl a)浓度是影响北部湾夏、冬季异养细菌丰度水平分布的关键环境因子.除此之外,冬季水体中异养细菌的丰度还与温度、盐度和溶解氧(DO)显著相关.     

冬季海水养殖水域环境因子的变化对养殖海参的影响

2016年和2017年两个结冰期内对渤海某海水人工养殖池塘冰厚度的变化和冰盖下水体的温度、盐度、p H和溶解氧进行连续观测。冰厚采用超声测距仪定时测量,冰温、水温、盐度、溶解氧和p H分层观测。研究发现,盐度的变化与冰的生长密切相关,而冰厚度的变化主要受气温的控制,p H和溶解氧的变化与水温和光合作用相关,冰融化时p H和溶解氧变化浮动较大,冰融水起到了稀释作用,溶解氧浓度降低。可见,气温影响冰厚和水温,进而间接影响了盐度、p H和溶解氧。观测的养殖池塘水体溶氧含量一直大于8 mg·L-1,没有出现缺氧的情况。p H范围在7. 7～9. 0之间,没有出现异常。养殖池塘内的海参对盐度的耐受范围是20～35,而其栖息的水体底层的盐度,主要是在29. 022 7～34. 028 6间,仅当冰融化时,盐度最低值降到21. 074 8,但在之后再3～5 d内上升至29,可见,盐度的变化是在其可承受范围内。综上分析,温度是决定冬季海水养殖生物存活率的限制因素。     

伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制研究

根据2003年实测数据,运用物质纵向输移模式计算了丰水大潮期伶仃洋西槽的水量和泥沙纵向输移量,研究了伶仃洋西槽洪季水沙纵向输移机制及水量输移特征,并针对泥沙输移特征,用底层流速和含沙量的相位变化以及表底层盐度的变化对悬沙输移机制进行了分析.结果表明:伶仃洋西槽垂向环流发育,泥沙输移特征明显;径流、潮流变形以及盐淡水异重流是形成西槽水量输移的主要原因;潮流不对称性和底层泥沙再悬浮对潮汐捕集输沙的贡献明显,盐淡水混合和纵向水体梯度对垂向净环流输沙的贡献明显.     

夏季波浪对钦州湾水交换能力的影响研究

基于无结构三角网格的FVCOM海洋模式,以K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2和K2这8个分潮调和常数为驱动,考虑钦江和茅岭江两条径流,建立了钦州湾海域的高分辨率三维水动力数值模型。通过与实测数据的对比,该模型可以较好地模拟钦州湾海域的水动力特征。在此基础上叠加浪流耦合模块和DYE-RELEASE模块,模拟了夏季波浪对钦州湾海域流场结构以及水交换能力的影响。结果表明:波浪对钦州湾海域流场的影响,涨急和落急潮流场的变化不显著,而涨憩尤其是落憩时,钦州湾的流速明显增大。钦州湾在潮汐径流作用下的半交换时间为14.3 d,在潮汐径流波浪作用下的半交换时间为4 d。内湾茅尾海的水体交换主要受制于潮汐和径流,而外湾钦州湾的水体交换受制于潮汐和波浪。     

Coastal acidification in summer bottom oxygen-depleted waters in northwestern-northern Bohai Sea from June to August in 2011

Dissolved oxygen(DO) and pH in the central part of the Bohai Sea were surveyed in late June and late August,2011.During the June cruise,the bottom DO was in the range of 215-290 μmol-O2 kg-1(i.e.85%-115% of the saturation level),and the bottom pH was in the range of 7.82-8.04 on the total-hydrogen-ion scale.In August,however,both the bottom DO and the pH had significantly declined in the northwestern-northern near-shore areas,where the water depth was no more than 35 m.The lowest bottom DO was 100-110 μmol-O2 kg-1(only 44%-47% of the June DO values) in the northern near-shore area,where the bottom pH was 7.64-7.68 on the total-hydrogen-ion scale(0.16-0.20 units lower than the June pH value).The largest decreases in DO and in pH were observed in the northwestern near-shore bottom waters,corresponding to declines of 170 μmol-O2 kg-1(as high as 59% of the June DO value) and 0.29 pH units,respectively.The greatest pH decline of 0.29 pH units meant that the total-hydrogen-ion concentration doubled in the bottom waters from June to August.Based on field measurements of bottom DO/pH combined with a simplified model simulation,we suggest that respiration/remineralization-derived CO2 increased the acidity in the bottom oxygen-depleted waters of northwestern-northern near-shore areas in the Bohai Sea as a result of coastal red tides and/or marine aquaculture.This aquatic chemistry is suggested to be partially responsible for scallop-breeding failures in the northwestern Bohai Sea in summer 2011.     

闽江河口三维潮流和余流特征及污染物运动轨迹的数值模拟

基于河口、陆架和海洋沉积物(ECOMSED)模型,将干湿网格判别技术引入潮汐潮流的漫滩过程,建立闽江河口的三维斜压潮流数值模型;开展闽江口潮流、余流的三维动力学特征研究,并基于Lagrangian粒子示踪法进行污染物迁移轨迹的模拟.结果表明:潮流受闽江径流作用影响明显,落潮流速大于涨潮流速;与涨急时相比,落急时的流速呈现明显的分层现象,且随水深的增大而逐渐减小,流速减小的幅度较大;北支水道余流强度大于南支水道;垂向上,表层余流流速大于底层余流流速,表、中层余流以落潮余流为主,而底层余流则以涨潮余流为主.粒子追踪的模拟结果表明:涨憩时刻是较理想的排污时间,梅花水道与川石水道以南沿岸是较理想的排污口位置,表层排放的污染物更容易且更快向闽江河口外迁移.     

广西北部湾海域水质污染调查与分析

为全面了解广西北部湾海域水质污染状况,根据广西北部湾海域2021年8月（夏季）和2022年1月（冬季）表层海水调查数据,利用单因子污染指数法、有机污染指数法和综合污染指数法对广西北部湾海域进行水质污染分析和评价。研究表明：广西北部湾海域表层海水夏季和冬季pH、溶解态无机氮（DIN）、溶解态无机磷（DIP）和溶解氧（DO）存在不同程度超标,主要污染物为DIN和DIP,钦州湾和铁山港是各单因子主要超标海域。有机污染方面,仅夏季钦州湾湾内存在1个重度污染站位,在钦州湾和铁山港湾内出现中度污染,夏和冬两季分别占18.5%和13.6%,其余受污染海域同时出现在钦州湾、廉州湾和铁山港,夏和冬两季良好水质仅占3.7%和22.7%,均位于涠洲岛海域。综合污染方面,未发现严重污染水域,仅钦州湾在夏季出现中度污染,轻度污染在夏和冬两季分别占40.7%和31.8%,夏季除涠洲岛外其他海域均受到综合污染,冬季仅钦州湾和铁山港受到综合污染。整体而言,单因子超标率、水体有机污染和综合污染程度在夏季高于冬季,在湾内高于湾外。     

Influences of the surface wave-induced mixing and tidal mixing on the vertical temperature structure of the Yellow and East China Seas in summer

After a classification of the physical processes which affect the vertical mixing, diffusivity induced by the surface wave momentum and tidal currents and its influence on the vertical temperature structure are discussed. Based on three mixing schemes, the vertical temperature structure of the Yellow and East China Seas (YECS) is simulated. Results show that in summer, the surface wave-induced mixing plays a key role in forming the upper mixed layer in the YECS. The tidal mixing controls the lower layers within 30 m above the bottom, which is the main factor in forming the platform-shaped temperature structure in the southern Yellow Sea (YS). Together with the strong surface wave-induced mixing, the tidal mixing makes the thermocline ventilate near the east coast of the southern YS. The double cold cores in the deeper layers of the East China Sea have different causes. The western one is the maintenance of the winter cold water, while the eastern one is configured by circulation. The simulated vertical temperature structure of the YECS with the surface wave-induced mixing and tidal mixing has similar features to the observations, which indicates that these mixing processes are key factors in simulating the thermocline and pycnocline of the coastal oceans.     

渤海典型余环流及其影响因素研究

以大阪大学海湾模型（ODEM），三维斜压水动力模型研究了渤海夏、冬季节典型余环流结构及其控制园子的影响．浅析了不同计算工况下余流结构对海域不同部分水交换能力的影响．通过分析渤海中部流速的垂向分布，探讨了潮汐、季风和表面热交换对杂环流的贡献．从表面和底层的潮余流结构可以看出渤海的余环流由多个而不是一个旋涡构成，海域的地形和海岸线形状是控制沿岸潮余流结构的主要因素．渤海典型风向下的夏季风和冬季风对余环流的影响差异较大；区域性热盐效应导致的密度流不管是否引起层化现象都会对凤生流和潮余流产生较大的影响．     

Increased marine production of N2O due to intensifying anoxia on the Indian continental shelf

Eutrophication of surface waters and hypoxia in bottom waters has been increasing in many coastal areas, leading to very large depletions of marine life in the affected regions. These areas of high surface productivity and low bottom-water oxygen concentration are caused by increasing runoff of nutrients from land. Although the local ecological and socio-economic effects have received much attention, the potential contribution of increasing hypoxia to global-change phenomena is unknown. Here we report the intensification of one of the largest low-oxygen zones in the ocean, which develops naturally over the western Indian continental shelf during late summer and autumn. We also report the highest accumulations yet observed of hydrogen sulphide (H2S) and nitrous oxide (N2O) in open coastal waters. Increased N2O production is probably caused by the addition of anthropogenic nitrate and its subsequent denitrification, which is favoured by hypoxic conditions. We suggest that a global expansion of hypoxic zones may lead to an increase in marine production and emission of N2O, which, as a potent greenhouse gas, could contribute significantly to the accumulation of radiatively active trace gases in the atmosphere.     

海南岛东北海域海流和余流特征分析

【目的】研究海南岛东北海域的潮流、余流特征和分布规律。【方法】依据2017年6月在海南岛东北海域调查的夏季大潮实测海流数据,采用准调和分析方法分析实测数据,并根据该分析所得的一些参数分析研究区域的潮流性质、潮流运动形式、M2分潮潮流椭圆、潮流的垂直分布及夏季的余流分布。【结果】海南岛东北海域的潮流以不正规半日潮流为主;各站点潮流椭圆旋转率都较小,潮流运动形式以往复流为主,方向为NW—SE;除S4站以外,其余各站海流均为略带旋转的往复流,往复流的方向为NW—SE,旋转流的旋转方向为顺时针;研究海域表层余流大于中底层,近岸余流较弱,琼州海峡附近的站点余流最强;各站表、中、底层余流流向较一致,表层余流主要受风场的影响作用,底层余流主要受到底地形的影响。【结论】对调查区域的潮流、余流特性有了一个较为全面的认识。