Regional patterns of particulate spectral absorption in the Pearl River estuary

Knowledge about the spectral absorption properties of marine particulate matters is of important signification for various goals of optical oceanography, among them the most concerns are the bio-optical algorithms for ocean color remote sensing[1], basic theory of light radiative transfer in water column[2], bio-optical models for estima-tion of primary productivity and simulation of the upper ocean ecological process[3,4]. The spectral absorption by marine particulate matter is combined influe…     

防城港近岸表层水化学需氧量的周年变化特征

【目的】分析防城港近岸海域表层水化学需氧量(COD)的平面分布及周年变化特征,并探讨海域表层水COD分布与不同环境要素的相关性。【方法】根据2010年6月至2011年3月在防城港近岸海域4个航次12个站位的生态环境调查数据,采用标准指数法、相关性系统法等对该海域表层水的COD时空分布及其环境影响因子进行分析讨论。【结果】COD超标的站位位于西湾顶部的防城江入海口附近海域,其余站位COD标准指数均1,处于一类海水水质范围。调查海域各季节COD浓度与水温之间的相关系数均为正值,其中春季最高为0.575;各季节COD浓度与盐度呈显著负相关,其相关系数均高于0.860(P0.01);在春、冬两季COD与叶绿素a之间的相关指数较高,分别为0.910(P0.01)及0.957(P0.01),呈显著正相关,夏、秋两季COD与叶绿素a的相关系数较低,分别为0.606和0.592;COD与悬浮物含量呈正相关,冬季较小,相关系数为0.478,其次为秋季0.694,春、夏季节的相关系数均在0.800以上。【结论】调查期间,防城港海域各季节表层海水COD的平面分布特征基本一致,均体现为近岸高、外海低,由沿岸向离岸方向呈逐渐降低的趋势。其COD主要来源于陆源输入,尤其是河流输入,同时还会受浮游植物等的影响。     

基于自动监测和Sentinel-2影像的钦州湾溶解氧反演模型研究

钦州湾是广西近岸海域水质较差的区域,为及时了解钦州湾海域水质状况,本文借助遥感水质监测技术范围广、快速、连续、可视化程度高的优势,以高分辨率遥感卫星Sentinel-2影像数据为数据源,结合广西近岸海域自动监测数据,通过一元与多元,线性与非线性的回归分析方法建立钦州湾溶解氧浓度反演模型。研究表明,在构建的370个波段组合中,最佳波段组合分别是1/B3、lnB3/（lnB1+lnB2）和B3/（B1+B2）,其Pearson相关系数（R）分别为0.905 2,-0.897 0和-0.889 2。钦州湾溶解氧浓度反演模型中,逐步回归模型拥有最低的平均相对误差MRE （6.47%）,最低的均方根误差RMSE （0.584 5）,同时模型验证精度R²为0.654 3,稳定性较佳。本文突破了广西近岸海域传统监测的局限性,同时为钦州湾溶解氧遥感监测提供参考。     

生物多样性指数在生态评价中的实用性分析——以北部湾为例

为了探讨生物多样性指数(H′)在综合评价近岸海域的实用性,本研究利用水质综合污染指数和浮游植物、浮游动物及底栖生物的多样性指数分别对北部湾近岸海域调查的数据进行污染程度评价,并讨论利用多样性指数评价的合理性。结果表明:用水质综合污染指数评价2014年平水期北部湾近岸海域的水质结果为轻污染;用浮游植物和浮游动物的多样性指数评价结果均为轻中污染;用底栖生物的多样性指数进行污染评价结果则为重中污染。可见,生物多样性指数适用于污染程度较重的水域,而对于像北部湾近岸海域这样较洁净的水域,其与水质评价则存在较大的差异。结合我国近岸海域环境监测的实际情况,当前利用浮游植物来评价最具实用性。生物数据需建立在常年观测的基础上,并与理化监测结果结合起来开展综合性指标评价,才能正确地发挥其作用,从而得到符合实际的结论。     

2012年夏季韭山列岛附近海域初级生产力估算及其与环境因子的关系

于2012年8月对韭山列岛附近海域浮游植物生物量、叶绿素a浓度进行现场调查,并估算初级生产力水平。结果表明:夏季韭山列岛附近海域浮游植物的细胞丰度为0.4×103~1 225.0×103个/m3,平均68.9×103个/m3,尖刺菱形藻为第一优势种;叶绿素a含量为2.2~9.0 mg/m3,平均5.8 mg/m3,初级生产力含量变化范围在170.94~1 083.10 mg/m3·d之间,平均629.46 mg/m3·d,初级生产力分布特征与叶绿素a基本保持一致,由于真光层深度的差异造成两者峰值出现的站位相异。相关性分析表明初级生产力与叶绿素a、透明度、化学需氧量、无机氮呈现显著正相关,与盐度呈负相关;夏季携带高营养盐的长江冲淡水南下与近岸沿岸流的共同作用与浙江沿岸流、海区上升流以及台湾暖流三种水系在该海域的交汇形成海洋锋区是高初级生产力区形成的主要原因,光照条件和营养盐含量是调查海域初级生产力的主要控制因素。     

钦州湾近岸海域水质污染状况评价

【目的】调查及评价钦州湾近岸海域水质污染程度。【方法】2010年3月(春季)及2010年9月(秋季)在钦州湾近岸海域布设9个站位进行水质、浮游植物及浮游动物调查。采用水质综合污染指数及生物多样性指数对调查结果进行评价。【结果】钦州湾近岸海域春季、秋季水质综合污染指数平均值分别为3.20、3.68;浮游植物多样性指数分别为3.37、3.35;浮游动物多样性指数分别为2.33、2.89。【结论】以水质综合污染指数评价,2010年钦州湾近岸海域污染等级为轻污染;以浮游植物多样性指数评价,污染等级为轻度污染至无污染;以浮游动物多样性指数进行评价,污染等级为轻中污染。相对于浮游动物多样性指数,浮游植物多样性指数能更灵敏地指示和评价海洋环境的污染形势,但其评价标准和方法有待更多的调查和研究来进行验证和修正。单一利用生物多样性指数进行海域污染评价,具有一定的局限性,但仍可在一定程度上反映出海洋环境的污染程度。     

基于Landsat-8 OLI与Sentinel-2 MSI传感器的香港近海海域叶绿素a浓度遥感反演

为验证Landsat-8 OLI遥感数据与Sentinel-2 MSI遥感数据监测近海海域叶绿素a浓度可行性,以其为数据源,香港近海海域为研究区域,以半分析模型为方法,挑选与监测点实测叶绿素a浓度采集时间一致且遥感影像云覆盖率小于10% 影像清晰的两类遥感影像。对两类遥感影像分别选取2/3的遥感影像数据经预处理后提取其对应实测日期监测点位置遥感反射率进行相关性分析,得到相关性最高的反演因子进行建模,并且利用剩下的1/3数据对其反演回复回归模型进行精度检验,其结果与OCx模型反演结果进行对比效果显著。基于Landsat-8遥感数据建立的最佳反演回归模型为Y=6.8x2-20.77x+17.02,R2=0.906略高于基于Sentinel-2遥感数据建立的最佳反演回归模型Y=-3.345e+05x2+3826x-3.44,R2=0.801,证明了就香港近海海域叶绿素a浓度反演两类遥感数据的可行性,且两类数据的反演结果均呈现出香港近海海域内部海域叶绿素a浓度高于外部叶绿素a浓度的现象。     

Hyperspectral retrieval model of phycocyanin in case II waters

Phycocyanin, a functional protein found in blue-green algae, with characteristic absorption peak around 620 nm, can be used to detect the quantity of blue-green algae in waters. Spectral characteristics of phycocyanin were studied by measuring hyperspectral water leaving radiance and absorption curve, and the results showed that the absorption peak of phycocyanin around 620 nm was evident in the curve of water leaving radiance. Bio-optical model of phycocyanin was set up with analytical methods and calibrated with error analysis. Linear relationship between phycocyanin concentration measured and that retrieved with calibrated bio-optical model (R = 0.755) was better than that retrieved with the band ratio of 709 nm/620 nm (R = 0.729), which proved that the calibration was neces-sary for improving the accuracy of phycocyanin concentration.     

海洋浮游植物粒径等级遥感研究现状与展望

海洋水体中浮游植物粒径等级的差异能反映其功能类型的不同,浮游植物粒径等级的探测对水生态系统中浮游植物功能多样性及浮游植物生物地理化学功能的研究具有极其重要的意义。本文综述当前浮游植物粒径等级的遥感探测算法,阐述各算法的步骤过程及其特点,并分析了优缺点。基于此,针对我国近海及海岸带水体,提出海洋浮游植物粒径等级(phytoplankton size classes,PSCs)遥感研究今后需要开展的工作。     

光密度法测定微藻生物量

目的：为准确而又快速的测量微藻生物量。方法：选用15种不同微藻,在实验室中分别测定其细胞密度及光密度并进行直线回归分析,同时采用吸光系数来估算浮游植物生物量。结果：得出了浮游植物光系数与细胞碳含量（即生物量）的回归方程：lg(m)=-1.0465ln(x) 4.2551.结论：这是一种利用光密度法来测量微藻生物量的简单有效的方法。     

广西近海污染物输运模拟研究

近年来广西近海海域赤潮现象越发频繁,对近海生态环境和海洋渔业产生的负面影响不容忽视。探索赤潮发生的机制,研究其形成机理,是有效监控赤潮和准确预测赤潮的关键。本文利用Finite Volume Coast and Ocean Model (FVCOM)模式构建广西近海水动力模型,使用步长为30 m的细网格计算广西沿海及涠洲岛附近环流,同时利用物质输运模型计算广西近海化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的输运扩散情况。涠洲岛周围海域平均潮差约为2.4 m,最大潮差为4.8 m;平均涨潮时为13.1 h,平均落潮时为8.8 h;涨潮时最大流速为1.02 m/s,涨落潮交替时涠洲岛附近流场相当复杂,岛屿周边常常形成众多小型涡旋。污染物试验结果表明,近海河口排放COD对涠洲岛等离陆地较远的海域影响不大,而来自外海开边界的COD浓度对其作用更为明显;高浓度COD经常在涠洲岛南湾中滞留,COD等值线在涠洲岛处向南弯曲,导致涠洲岛西侧COD浓度比东侧高,而南湾和涠洲岛西北侧正是赤潮频发的地方。上述结果从动力方面表明,涠洲岛附近海域多发性的赤潮和水体富营养化与外海海水输送关系更加密切。     

琉球群岛海域的波候观测分析

为了展现琉球群岛海域的海浪特征,利用2个浮标观测数据分析了该海域的波候(海浪气候态)特征,重点计算了宫古海峡的强风、强浪。结果表明:喜屋武岬的月平均有效波高(SWH)峰值为1.5 m,出现在8月,22001站的峰值为1.7m,出现在2月,2个站点各月的波周期基本为6.0~8.5s,波谷出现在5-6月,波峰出现在10月;琉球海域的最大波高呈单峰型月际变化,波峰出现在8-10月,22001站为12m,喜屋武岬为8~10 m,平均最大波高的峰值为6 m,出现在8月;50年一遇的极值波高表现显著的月际变化,22001站的峰值为22~24m,出现在8-9月,喜屋武岬的峰值为16~20m,出现在6-10月;2月和11月,琉球海域出现频率最高的波高-周期联合频率为(2.0m,7s),5月出现频率最高的为(1.0m,7~9s),8月出现频率最高的为(1.0m,7s);在宫古海峡,2月、5月和11月的强浪主要源自东北偏北向,8月,强浪源自东南偏东向,强风向与强浪向整体上保持了较好的一致性。     

北海近岸海域化学需氧量分布特征及其影响因素研究

【目的】系统分析北海近岸海域化学需氧量(COD)的平面分布特征及季节变化,探讨不同环境要素对COD分布的影响。【方法】根据2010年6月~2011年3月期间在北海近岸海域4个航次20个站位的生态环境调查数据,采用标准指数法、相关性系统法等对该海域的COD时空分布及其环境影响因子进行分析讨论。【结果】COD高值区及超标的站位主要位于河口附近海域,其余大部分海域COD标准指数均1,处于一类海水水质范围。除夏季外,调查海域各个季节COD浓度与温度之间的相关系数均为正值,且大于0.45;各季节COD浓度与盐度之间的相关系数普遍高于0.5,两者之间呈较好的负相关关系;春、夏及秋季COD与叶绿素之间的相关指数均较高;COD与悬浮物含量呈正相关性,除夏季较小相关系数为0.596外,其余季节的相关系数均在0.7以上。【结论】各季节调查海域表层海水COD的平面分布特征基本一致,主要表现为近岸高、外海低,由沿岸向离岸方向呈逐渐降低的趋势。COD主要来源于陆源输入,尤其是河流输入。     

Correlation of coral fluorescence with nearshore rainfall and runoff in Hainan Island, South China Sea

Under UV-laser excitation, the Porites coral from Longwan bay waters. Hainan Island, could emit yellow-green fluorescence. After fitting the data of the fluorescent intensity (FI) of the coral with the rainfall (RF) in nearshore area of Qionghai. a good relationship between FI and RF was found with a linear formula of RF = 889 — 4.54 FI and a correlation coefficient of 0.78. Based on this formula, the rainfall sequence from 1982 to 1997 has been reconstructed. The peak annual rainfall is usually related to global El nino events. By fitting the data of the fluorescent intensity and the runoff (RO). a quadric formula was obtained as RO = — 0.0279FI —18.59 FI - 950.9 with a correlation coefficient of 0.74. The reconstructed runoff sequence from 1982 to 1997 coincided with the rainfall occurrence. The results indicate that flood and drought incidents in coastal areas of the south China are affected by global change to a great extent.     

Rapid and early export of Phaeocystis antarctica blooms in the Ross Sea, Antarctica

The Southern Ocean is very important for the potential sequestration of carbon dioxide in the oceans and is expected to be vulnerable to changes in carbon export forced by anthropogenic climate warming. Annual phytoplankton blooms in seasonal ice zones are highly productive and are thought to contribute significantly to pCO2 drawdown in the Southern Ocean. Diatoms are assumed to be the most important phytoplankton class with respect to export production in the Southern Ocean; however, the colonial prymnesiophyte Phaeocystis antarctica regularly forms huge blooms in seasonal ice zones and coastal Antarctic waters. There is little evidence regarding the fate of carbon produced by P. antarctica in the Southern Ocean, although remineralization in the upper water column has been proposed to be the main pathway in polar waters. Here we present evidence for early and rapid carbon export from P. antarctica blooms to deep water and sediments in the Ross Sea. Carbon sequestration from P. antarctica blooms may influence the carbon cycle in the Southern Ocean, especially if projected climatic changes lead to an alteration in the structure of the phytoplankton community.     

广西合浦廉州湾增养殖区水域营养水平分析与评价

根据2001～2003年广西沿海渔业生态环境调查监测数据,运用营养指数(E)法、有机污染指数(A)法以及初级生产力情况,分析与评价广西合浦廉州湾增养殖区水质不同时期营养水平时空分布特点、有机污染情况.结果显示该增养殖区水域营养水平指数E值时空变化范围为0.01～1.71;A值为-0.79～0.75;叶绿素a含量为0.31～2.83mg/m3.说明合浦廉州湾增养殖区水域营养水平总体上很低,处于贫营养状态,初级生产力水平低,但水域有机污染程度低,水质较好.     

海洋工程对钦州湾岸线地形及泥沙冲淤的影响

【目的】海洋工程对海湾港口的冲淤环境有一定的影响,而近20多年来钦州湾海洋工程建设较为频繁。了解该地区地形地貌的变化,可以给海洋开发提供参考。【方法】采用外业调查、资料分析与数值模拟等手段对钦州湾围填海与海洋开发建设引起的岸线变迁、地形改变、泥沙冲淤等问题进行研究。【结果】近20多年来,钦州湾大规模海洋开发活动导致海湾面积明显缩小,岸线变化呈现平顺化趋势,人工岸线逐渐替代自然岸线。钦州湾东部浅滩因填海使得0m等深线被阻断,而10m等深线因东航道扩建得以贯通至湾口。钦州湾的泥沙主要来源于陆相径流、海相输送以及近岸海洋工程建设等几个方面;含沙量分布随季节变化而不尽相同,但总体属低含沙量范畴。数值模拟结果显示,钦州湾总体呈现微冲微淤的稳定态势,但在龙门水道等急流水域,底床冲蚀较为明显。【结论】在钦州湾东部,因大规模围填海建设,导致局部海域的冲淤环境发生显著改变:三墩公路东侧中部的潮滩,由微弱淤积状态转变为明显冲蚀状态,年冲刷量可达0.07m。     

鄱阳湖夏季有色可溶有机物空间分布及其和浮游藻类的关系分析

有色可溶有机物(CDOM)的分布及光学性质对于研究湖泊水体富营养化和水色遥感具有重要的科学意义.该文通过紫外分光光度法定量研究了2016年夏季鄱阳湖水体不同区域的有色可溶有机物光吸收特性,分析了a_CDOM(440)与光谱斜率比值(S)的关系,讨论了CDOM吸收系数与藻类及其他环境因子之间的关系,并与其他湖泊和水库相比较.研究结果表明:鄱阳湖水体在440 nm波长处的吸收系数为0.13～2.17 m^-1,均值为(0.93±0.54)m^-1.不同区域的CDOM含量差异显著,排序依次为主航道>珠湖区>南矶山水域,表现为3种典型吸收光谱曲线.夏季在300～440nm波长处S与CDOM有很好的相关性.鄱阳湖CDOM分别来源于藻类降解、沉积物扰动和河流流入.珠湖区CDOM来源主要为内源性,由浮游植物降解所产生.南矶山水域CDOM来源于赣江等河流汇入以及养殖肥水排入,其吸收系数与水体总磷关系密切.     

Uptake of dissolved organic carbon and trace elements by zebra mussels

Zebra mussels (Dreissena polymorpha) are widespread and abundant in major freshwater ecosystems in North America, even though the phytoplankton food resources in some of these systems seem to be too low to sustain them. Because phytoplankton biomass is greatly depleted in ecosystems with large D. polymorpha populations and bacteria do not seem to be an important food source for this species, exploitation of alternative carbon sources may explain the unexpected success of D. polymorpha in such environments. Here we examine the possibility that absorption of dissolved organic carbon (DOC) from water could provide a nutritional supplement to zebra mussels. We find that mussels absorb 14C-labelled DOC produced by cultured diatoms with an efficiency of 0.23%; this indicates that DOC in natural waters could contribute up to 50% of the carbon demand of zebra mussels. We also find that zebra mussels absorb some dissolved metals that have been complexed by the DOM; although absorption of dissolved selenium was unaffected by DOC, absorption of dissolved cadmium, silver and mercury by the mussels increased 32-, 8.7- and 3.6-fold, respectively, in the presence of high-molecular-weight DOC.     

水体富营养化模型比较与关键参数分析

通过分类比较的方法探讨了常用3类富营养化模型的特点,并分析了其中的关键参数.结果表明,单一营养盐负荷模型的主要参数是平均水深、水力停留时间、沉积速率、垂直交换系数.浮游植物与营养盐相关模型主要参数是总磷浓度、总氮浓度、半饱和常数、藻类生长速率.生态动力学模型参数可分为水质参数、物理参数、生物参数和水动力参数.其中水质参数主要有:COD、C、P、N、Chla及各营养盐之间的比例;物理参数有:pH、DO、光照强度和水温;生物参数有:藻类生长速率、呼吸速率和光合作用速率;水动力参数有:沉积速率.前两类模型适用于静态浅水水域,生态动力学模型适用于污染物较为复杂且空间变化较大的水域.结论可作为富营养化模型和参数选择的依据.