东海中部浮游生态系统季节变化的数值模拟

利用一维物理-生物耦合模型(GOTM-FABM-ERSEM)对东中国海中部站位浮游生态系统要素的季节变化进行模拟,较好地刻画并分析了其物理、生化要素之间的相互作用.模拟结果表明浮游生态系统的季节性变化的物理控制因子主要为光照、温度及其引起的垂向层化;生化控制因子主要为营养盐水平,其夏季集中分布在跃层以下深度,并在9月达到最大值.模型较好地呈现了春秋季浮游植物的双峰结构,浮游植物在夏季次表层(约20 m)出现最大值,并在潮汐混合影响下呈周期性斑块状生长,峰值为5.3 mg C·m~(-3).浮游动物和细菌的分布与浮游植物类似,均在春季达到最大值,并滞后3d左右,细菌在夏季表层受浮游植物和温度影响.     

季节变化对黄渤海表层叶绿素浓度分布影响的数值分析

为了研究黄渤海表层叶绿素周期变化物理过程的环境影响因素,基于区域海洋模型系统(Regional Ocean Modeling Systems,ROMS),建立黄渤海海域的三维生态数值模型.模型通过已发表的相关结果和遥感观测数据等方式对比验证,模拟海域动力过程中生态因子叶绿素浓度的时空分布特征和季节性变化过程.结果表明:黄渤海水体表层叶绿素的生长消亡与水体环境条件密切相关,径流的影响只引起局部海区生态系统的调整;叶绿素浓度分布存在明显季节性变化的特征,季节温度变化和海水层化热分层结构是重要影响因素,且呈现物理过程的周期性变化;表层浮游植物季节性分布的双峰结构特征理论上与季节性层化理论相符合.模型可对海域生境季节变化规律和生态保护研究提供科学数据.     

缢蛏对对虾池浮游生物群落结构的影响

１９９６年５月￣９月在山东省海阳黄海水产集团公司养虾场,结合缢蛏和中国对虾混养实验,探讨了缢蛏对浮游生物群落结构的影响。结果表明：缢蛏主要滤食２￣５μｍ的无鞭毛藻类,从而使隐灌等鞭毛灌类成为浮游植物优势类群;缢蛏滤食原生动物、轮虫等小型浮动物和大型浮游动物的幼体,并且通过食物竞争来影响大型浮游动物,使浮游动物群落以捕食性和繁殖力强的剑水蚤及其无节幼体为主要成分。     

基于贝叶斯网络的渤海湾水体富营养化模型

基于渤海湾的现场监测数据,结合已有水体富营养化建模经验,用结构方程模型(SEM)对渤海湾水体富营养化因子与叶绿素a之间的因果关系进行了识别和验证.根据SEM提供的因果关系,建立了基于贝叶斯网络(BN)模型的渤海湾赤潮监控区海域水体的富营养化模型,并用监测数据对BN模型进行了检验和性能评价.研究结果表明:与物理因子相比,营养物质对渤海湾海域富营养化的影响较大;近年来无机磷一直为渤海湾浮游植物生长的限制因子,但是硅酸盐对浮游植物生长的影响程度越来越大.     

渤海风暴潮过程的数值模拟研究

基于三维近海海洋模式——FVCOM(the finite volume coastal ocean model)海洋动力学模型,利用中尺度气象预报资料WRF(the weather research forecasting model)风场数据和网格嵌套方法,通过潮汐和风场共同驱动,建立了渤海风暴潮模型.对1997年8月的Winnie台风风暴潮进行数值模拟,研究了渤海风暴潮增减水及流场的时空变化特征.研究表明,渤海沿岸增水幅度较大,水位变化明显,潮流运动发生较大改变.利用模拟结果,研究了岸线变化对渤海湾风暴潮增水的影响.岸线变化后,曹妃甸港、天津港和黄骅港海域,风暴潮增水有不同程度的增加,渤海湾风暴潮灾害强度有增加的趋势.     

高寒草甸地区陆面过程耦合模式与辐射研究

本文论述了陆气相互作用的研究意义与现状.在原有研究工作基础上,针对中国科学院高寒草甸站地区陆气水热传输过程,提出了一个多层陆面过程耦合模式,特别给出了导水率的计算模型和修正后的根系吸水模式,对植物内部湍流交换的物理过程作了深入研究.本文还介绍了当地的气候概况和野外观测情况,利用本模式对中国科学院高寒草甸站地区陆气水热交换过程进行了数值模拟,模拟结果与实测值吻合较好,证明该模式成功地模拟了陆气相互作用过程,可为当地合理利用水热资源提供科学依据.为了解植被在陆气相互作用的影响,本文又进行了敏感性数值试验.     

具有毒性时滞浮游捕食系统的动态分析

利用简单的浮游生物捕食模型,研究浮游植物产生毒性在具有时间延迟下对系统的影响.通过对所建时滞微分方程的分析,得到了系统通过hopf分支产生可激励性质的时滞窗口.利用计算机模拟的手段进一步验证了分析的结果,并考察了毒性释放率在震荡状态下对频率和振幅的影响.结果表明毒性发作时间的延迟对系统的动态影响较大,不同延迟值对系统稳定性的影响可能不同.但在系统不稳定的条件下浮游植物产生的毒性降低了震荡的频率,增加振幅,一定程度上控制了"水花"的形成.     

长江口及闽浙海域浮游植物动力学模型研究

基于一个三维、高分辨率、水动力泥沙生态数值模式,综合考虑多种物理及生态因子,模拟研究了长江口及闽浙海域甲藻和硅藻两种浮游植物生物量的时空分布规律.数值实验的结果表明,该海域藻类生长主要集中在春末、夏季及秋初,硅藻有春季和夏季两次水华,而甲藻仅在春季发生一次水华.该海域浮游植物的高值区主要集中在30-50 m等深线附近.该处是外海高温、低浊度水体与近岸低温、高浊度、高营养盐长江冲淡水的交汇区域,满足浮游植物生长所需要的外部物理环境和内部营养盐需求.本文进一步探讨了径流、陆架环流等关键物理过程对浮游植物生长的影响.     

黄渤海三维斜压环流的数值诊断模拟

给出一黄渤海三维斜压的数值诊断环流模式，并进行了环流的数值模拟。在黄渤海冬季主夏季的环流模拟研究中，考虑了影响环流的因素，如海面风应力，热盐效应，地形及边界交换等影响因子。由模拟结果，正确再现了黄海冷水团密度环流、黄海暖流和沿岸流等的三维特征，并对这些特征的成因进行了分析。     

渤海浮游植物生物量时空变化初析

本根据40年间收集的综合观测资料、部分成果以及1998／1999年本课题执行的2个航次的调查和岸边监测，分析了渤海浮游植物生物量的年循环规律、水平分布的年际变化及长期变化。结合渤海水温、盐度、黄河径流量及营养盐浓度的变化，初步分析了原因。渤海为高生产力陆架海，每年有2次生物量的高峰期，水华时间有1个月的前后移动；生物量及其水平分布的年际变化大于10年际变化，渤海温盐有增加趋势，无机氮浓度增加、磷酸盐浓度降低，河流输入变化只影响局部海域子系统，近岸海域的富营养化使得营养盐更多地消耗在近岸，而中央海区依然保持良好水质。物理系统的变化是该时空变化的重要原因之一。     

六斑月瓢虫对豆蚜捕食功能反应研究

研究了六斑月瓢虫各龄幼虫和成虫对豆蚜的捕食功能反应,并进行了Holling-Ⅱ型和Holling-Ⅲ型功能反应模型拟合,结果表明,六斑月瓢虫的捕食量随虫龄的增大而增加,其发现率和最大捕食量也增大,平均处理时间减少.     

酸沉降下韶山森林DOC时空分布及环境影响因子研究

于2003年1月-2003年12月对酸沉降影响下韶山4个典型样地进行了林内降雨DOC的监测,并以此分析研究了韶山森林在酸沉降作用下DOC浓度、通量变化特征及环境影响因子,结果表明:韶山森林冠层穿透水、亚冠层穿透水以及枯枝落叶层淋滤液中DOC月均浓度分别为8.52 mg C/L,10.43 mg C/L和23.38 mg C/L,最大值均出现在8月;冠层穿透水和枯枝落叶层淋滤液中DOC浓度随着海拔高度的增加而增加,而亚冠层穿透水DOC浓度受海拔高度的影响较小;环境因子对DOC浓度分布有一定的影响,但降雨酸度对其影响不明显;冠层、亚冠层和枯枝落叶层中DOC通量月变化范围分别为81.37 ～808.18 mg/m2,97.04 ～398.73 mg/m2和329.31～2 789.1 mg/m2.从全年来看,枯枝落叶层淋滤液中DOC通量均为最大,表明韶山森林DOC的积累主要出现在枯枝落叶层.     

中全新世和末次盛冰期东亚古气候的模拟

采用耦合了陆面过程的9层15波菱形截断全球大气环流谱模式(AGCM+SSiB),引入全球最新的6和21ka时陆面植被分布,并转换成模式格点值,开展了系统的6和21ka古气候模拟试验.结果表明,该模拟设计得出了较真实的气候特征,并揭示出太阳辐射和下垫面植被是中全新世气候格局的主控因子,而海温和北半球两大冰流则是末次盛冰期气候的主控因子.植被场改变对模拟结果影响的显著性检验表明,6ka时植被的改变对降水、温度和海平面气压场的模拟均有显著影响,而21ka时植被影响的显著性区域较小,且比较零散,说明寒冷气候时期对植被强迫改变的敏感性没有温暖气候时期大.     

柑桔潜叶蛾—天敌系统模拟研究

根据系统分析方法，建立了柑桔潜叶蛾幼虫、蛹和２种寄生蜂Ｔｅｔｒａｓｔｉｃｈｕｓｐｈｙｌｏｃ－ｎｉｓｔｏｉｄｅｓ、Ｃｉｒｒｏｓｐｉｌｕｓｑｕａｄｒｉｓｔｒｉａｔｕｓ、以及捕食性天敌类群的５维系统模型，模型为连续型微分方程组，并具有时滞及扰动因子．模型依据生命表资料和在广东省四会县的田间调查数据，对柑桔潜叶蛾—天敌系统进行了模拟．模拟结果显示，柑桔潜叶蛾幼虫及蛹的数量在６月和７月份各有１个发生高峰，以７月中旬至８月上旬发生最为严重，捕食性天敌在６月份数量较低，７月以后呈Ｌｏｇｉｓｔｉｃ型增长，寄生蜂的种群发生也呈相应的规律性波动；模型的模拟趋势与田间调查情况基本吻合．对模型的灵敏度检验得知，影响系统的关键因子主要包括系统初值，柑桔潜叶蛾成虫初始数量，天敌（包括寄生蜂）的死亡率、天敌的扰动因子（迁入量）等．在系统模型中，笔者提出了寄生蜂自然死亡率与柑桔潜叶蛾相应虫态的密度成比例相关的假设，该假设有待进一步验证     

海平面上升对渤海风暴潮增水的影响——以“0310”寒潮风暴潮为例

基于非结构有限体积近岸海洋动力学模型(Finite Volume Costal Ocean Model,FVCOM),利用潮汐和风场强迫,建立渤海风暴潮模型,研究海平面变化对渤海风暴潮增水的影响。基于联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panelon Climate Change,IPCC)第5次报告数据,在代表性浓度路径(representative concentration pathways,RCP)4.5情景下,模拟预测了在2030年、2050年和2100年海平面上升后,渤海寒潮风暴潮增水的空间分布。结果显示,海平面上升导致渤海近岸风暴潮极值增水有减少的趋势,渤海湾近岸典型站位风暴潮增水出现不同程度减少,其中2030年风暴潮增水将减少5%左右,到2050年风暴潮增水减少5%～8%,2100年风暴潮增水将减少10%～20%。主要原因是由于海平面上升改变了潮波的运动,使渤海潮汐高潮位上升,另外渤海风暴潮的浅水效应明显,海平面上升使水深相对增加,导致渤海近岸风暴潮增水的减少。但由于海平面上升后渤海风暴潮极值增水的减少量较小,因此海平面上升对渤海风暴潮过程的影响有限。     

一类捕食—被捕食系统的恢复率

为了研究捕食者的捕获率受到被捕食者最大容量影响条件下的一类捕食模型对应的生态系统的恢复率与被捕食者最大容量之间的关系,采用"系统的稳定均衡点处的Jacobian矩阵的主特征值的实部的绝对值"作为"恢复率",并通过理论与图像进行了分析,结果表明:此系统的预警长度较短,模型有较好的实际意义。     

广西防城港湾浮游植物数量周年变化特征

于2007年的代表性季节月(3月、6月、9月、12月)采集广西防城港湾海域表层海水,调查浮游植物及相关环境因子,分析浮游植物数量及其与环境因子的相关性。结果发现,浮游植物数量呈现湾内向湾外递增的趋势,夏季(6月)整个海湾浮游植物密度在4个季度月的调查中最高,达151.19×104cell/L,冬季(12月)整个海湾的浮游植物密度最低,仅0.35×104cell/L。水温、盐度、磷酸盐含量是影响防城港湾浮游植物数量较重要的环境因子。春夏季时,西湾内浮游植物优势种群中肋骨条藻(Skeletonema costatum)会大量增殖,尤其夏季时数量已接近或达到赤潮发生的密度。     

一类捕食—被捕食系统的恢复率

为了研究捕食者的捕获率受到被捕食者最大容量影响条件下的一类捕食模型对应的生态系统的恢复率与被捕食者最大容量之间的关系,采用"系统的稳定均衡点处的Jacobian矩阵的主特征值的实部的绝对值"作为"恢复率",并通过理论与图像进行了分析,结果表明:此系统的预警长度较短,模型有较好的实际意义。     

一类具阶段结构的Beddington-DeAngelis型捕食模型解的全局稳定性

基于一类具阶段结构的Beddington-DeAngelis(BD)型捕食-被捕食扩散模型,用上下解及迭代方法研究该模型解的全局稳定性,并给出数值模拟.理论结果和数值模拟表明,在被捕食者中引入阶段结构和时滞对生态系统的持续生存带来了负面影响,而在该模型中引入扩散项对种群的持续生存和灭绝没有产生明显的影响.     

三峡水库蓄水后库区浮游植物研究进展

通过分析三峡水库蓄水后库区浮游植物的相关文献,综述了当前库区浮游植物的研究现状,总结了影响浮游植物群落结构变化的环境因素,结果表明：蓄水后三峡库区的藻类种类组成以硅藻和绿藻为主,常见优势种有小环藻、拟多甲藻和美丽星杆藻.藻类细胞密度明显增加,春季和夏季分别成为一年中现存量和多样性最大的季节.拟多甲藻、水华鱼腥藻和微囊藻分别是甲藻和蓝藻水华中常见的优势物种;美丽星杆藻和小环藻、尖尾蓝隐藻和卵形隐藻则是硅藻和隐藻水华中常见的优势物种. 水温、流速、光照、营养盐（如Si、N、P、TN/TP）和水体混合层深度是影响浮游植物群落结构变化的主要环境因子.对主要支流的同步性研究和重点区域的长期定位监测,对水华发生条件,流域内土地利用模式和地形地貌对库区水体富营养化的影响是未来库区浮游植物研究的重点.