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当期目录

2024年 第46卷  第3期

封面
2024 年 3 期封面
2024, 46(3): -1--1.
摘要:
目录
2024 年 3 期目次
2024, 46(3): .
摘要:
物理海洋、海洋气象、海洋物理
基于核密度估计的经验路径模型在西北太平洋虚拟台风构建中的应用
徐晓武, 陈永平, 谭亚, 刘畅, 李尚鲁, 车助镁
2024, 46(3): 1-11. doi: 10.12284/hyxb2024014
摘要:
合理评估台风对沿海区域的影响程度与风险对于科学抵御台风灾害而言十分重要,而我国具有详细的台风观测记录至今也仅有60多年的历史,这使得在推算具有一定重现期的极值风速及相应的极值波高和潮位等特征参数时存在局限性,同时台风观测样本量的不足也限制了如深度学习等数据驱动型模型在台风灾害预报中的应用。因此,有必要基于实际台风行进规律构建虚拟台风以克服历史数据量不足的问题。故本文采用基于核密度估计的经验路径模型,在西北太平洋海域构建了18 671场虚拟台风,将虚拟台风的起始与终止位置、发生频数、行进速度和行进方向等参数与实际发生的台风进行统计意义上的对比分析。结果表明,基于本文方法构建的虚拟台风总体上符合西北太平洋历史台风的行进规律。通过这些虚拟台风的构建,可为中国沿海极值波浪和风暴增水研究提供数据量足够且性能可靠的虚拟台风样本数据库。
北赤道逆流影响的热带西太平洋秋冬转换期海表叶绿素浓度与ENSO循环
高微, 马本俊
2024, 46(3): 12-21. doi: 10.12284/hyxb2024008
摘要:
在厄尔尼诺−南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)的发生、发展中,北赤道逆流也有明显的年际变化,但北赤道逆流的变化如何影响海洋水文生态条件的变化过程尚不清楚。本文以位于热带西太平洋的北赤道逆流影响区为研究海区,分析了2006−2022年ENSO循环期间研究区不同阶段秋冬转换期水文生态气候条件的变化特征。结果表明,北赤道逆流源区及其路径上存在海表叶绿素浓度高值条带,这是由北赤道逆流从其源区携带的和新几内亚海岸潜流携带的营养物质共同影响下形成的,棉兰老冷穹上升流也会对其营养盐供给产生较大影响。厄尔尼诺事件发生时,热带西太平洋西风事件增多,北赤道逆流增强,大量表层水东移,研究区海平面降低,深水向浅层补给增加,深层冷水上抬,共同增强的北赤道逆流、新几内亚海岸流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流将更多的养分从水平和垂直层面输送到海面,导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著增加。拉尼娜事件发生时,北赤道逆流影响区生态水文气候条件变化与厄尔尼诺事件发生时的变化特征几乎相反,但其变化程度弱于厄尔尼诺时期,共同减弱的北赤道逆流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流使从水平和垂直层面输送到海面的养分显著减少,导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著降低。本文提出了北赤道逆流影响区水文生态气候条件演化对厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的响应机制模型,这有利于进一步分析ENSO循环在局地生态效应和水文气候演化中的作用,对认识全球气候变化对物质循环的影响具有重要意义。
海洋地质
马尼拉海沟增生楔北部海域天然气水合物成藏机制及其潜在地质灾害风险
鞠东, 高红芳, 李学杰
2024, 46(3): 22-32. doi: 10.12284/hyxb2024004
摘要:
天然气水合物由于其巨大的资源潜力而受到广泛关注,但以往研究多集中在南海北部海域被动陆缘,对南海东部主动陆缘的天然气水合物关注相对较少。本文基于南海东北部马尼拉海沟主动陆缘区多道地震剖面分析,识别出似海底反射、振幅空白带、极性反转等典型天然气水合物识别标志以及逆断层、泥底辟等流体运移通道。台湾西南部造山带是马尼拉海沟增生楔的延伸,其泥火山伴生气以CH4为主,少部分表现出高氮异常;其地球化学特征表明,该区天然气主要为热解成因的成熟烃类气,且主要是新近纪巨厚海相沉积烃源岩的贡献。分析认为,其成因是板块俯冲运动将深部烃类物质带入增生楔内,并形成高压环境,热成因烃类气体沿着泥底辟和逆断层等通道向上运移,在运移过程中部分天然气被微生物逐步改造,并混合原位生物气。热成因和生物成因甲烷最终在合适的稳定带内混合;形成以热成因为主,部分具有生物成因特征的逆冲推覆控藏混合气源天然气水合物藏。另外,随着外界环境的变化及俯冲运动的持续活动,天然气水合物的稳定条件遭到破坏而发生分解渗漏,可能引起滑坡,在对本区天然气水合物资源进一步的勘探开发过程中必须注意其潜在地质灾害风险。
长江三角洲北翼更新世以来的水土环境地球化学特征及其环境指示意义
苟富刚, 龚绪龙, 刘源
2024, 46(3): 33-53. doi: 10.12284/hyxb2023172
摘要:
江苏沿海平原是江苏省域水资源脆弱带,地下水咸化已成为较为严重的生态环境问题。为了解析长江三角洲北翼地区更新世以来地下水的补给及其盐分来源,布设一口275 m的深井HYRD1,全孔连续采集易溶盐样品、土工样品、水样。在区域采集地表水、浅层与深层地下水、海水样品。采用易溶盐指标结合土工指标(含水率、湿密度、比重)获取了HYRD1高精度孔隙水的水化学特征。采用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法等结合δD、δ18O数据、14C测年数据解析了更新世以来地下水的补给及其盐分来源。结果表明:土体盐分主要为NaCl,盐渍土占比为25%。盐渍土主要分布在Qp3弱透水层、Qp2地层与Qp1上段地层。孔隙水水化学类型为Cl−Na型(仅Qp1下段个别点为\begin{document}${{\rm{HCO}}^-_3}- $\end{document}\begin{document}$ {\rm{Ca}}\cdot {\rm{Na}}$\end{document}),微咸水占比7%,咸水占比49%,盐水占比44%。微咸水主要分布在Qp1下段砂层中。潜水的δ18O、δD说明潜水来源为大气降水,且受到了较为强烈的蒸发作用。弱透水层孔隙水、承压水的δ18O、δD投点位于标准海水稀释线附近,且随着深度的增加,δ18O、δD有减小趋势,说明海水混合作用随着深度的增加而减小。Qp1弱透水层多见钙质结核,说明了Qp1地层成土后受到了强烈的蒸发作用。HYRD1 Qp1上段及上覆地层盐分主要来源于5期海侵、蒸发盐岩与硅酸盐风化溶解,Qp1下段地层盐分主要来源为地壳源。地下水化学成分受到了水岩作用、蒸发浓缩作用与人类活动等的影响。
海洋生物
南麂列岛附近海域贝类生物资源的分布及群落结构分析
周晓东, 赵寒冰, 倪孝品, 张翔玉, 徐坪, 韩庆喜, 陈万东, 陈舜, 王一农, 尤仲杰
2024, 46(3): 54-65. doi: 10.12284/hyxb2024038
摘要:
为了解南麂列岛附近海域底栖贝类群落特征及分布情况,于2022年10月(秋季)、2023年3月(春季)对南麂列岛周围海域进行底栖贝类的拖网调查。结果表明:共捕获底栖贝类49种,隶属2纲6目17科,春季底栖贝类平均丰度为(2 429 ± 2 038)ind./Agt ,平均生物量为(4 849.79 ± 2 513.84)g/Agt;秋季底栖贝类平均丰度为(1 149 ± 1 589)ind./Agt,平均生物量为(4 985.30 ± 2 159.23)g/Agt,主要优势种为棒锥螺Turritella bacillum、浅缝骨螺Murex trapa、结蚶Tegillarca nodifera、杰氏裁判螺Inquisitor jeffreysii、习见赤蛙螺Bufonaria rana、中华衲螺Cancellaria sinensis、白带三角口螺Trigonaphera bocageana,其中棒锥螺是春季和秋季共有优势种,且优势度均远高于其他种;该海域贝类群落优势种较稳定,群落的功能和性质由少数种类控制。本研究为南麂列岛海洋生态系统动态变化过程提供参考依据,为海洋生态环境保护提供基础资料。
浙江瑞安海域三疣梭子蟹时空分布及其影响因素
徐国强, 徐开达, 王好学, 周永东
2024, 46(3): 66-74. doi: 10.12284/hyxb2024052
摘要:
根据2021年4月至2022年1月4个航次渔业资源和环境数据调查资料,对瑞安海域三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)时空分布及其与影响因素的关系进行研究,包括其海域优势度、群落结构组成、资源密度分布等,同时运用广义可加模型(GAM)分析了资源密度与影响因素的关系。结果表明:瑞安海域中,三疣梭子蟹在春季和夏季为重要种(100 ≤ IRI < 1 000),在秋季和冬季为优势种(IRI ≥ 1 000)。三疣梭子蟹平均甲长范围为33.9~60.4 mm,平均体重范围为22.9~126.1 g,甲长和体重均以夏季最高,秋季最低,不同季节间三疣梭子蟹甲长和体重呈现显著性差异。三疣梭子蟹在春季、夏季和冬季均呈现负异速增长(b < 3),秋季呈现正异速增长(b > 3)。三疣梭子蟹平均资源密度范围为16.57~422.60 kg/km2,平均资源密度呈现以秋季最高,春季最低,秋季是春季的25.5倍。GAM分析表明,模型解释率为80.2%,季节、表层水温、底层水温、底层盐度和表层叶绿素a浓度对三疣梭子蟹资源密度具有显著影响(p < 0.05),其中季节影响最大。通过本研究,为掌握瑞安海域三疣梭子蟹资源动态变化规律提供了参考,进而为三疣梭子蟹增殖放流提供理论支撑。
基于环境DNA评价鸭绿江口底栖生态质量状况
王桂营, 李宏俊, 邵魁双, 刘滨玮, 楚奇, 叶金清
2024, 46(3): 75-88. doi: 10.12284/hyxb2024058
摘要:
为研究环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况的应用潜力,本研究采集17份鸭绿江口底栖生物样品,分别利用环境DNA与形态学进行鉴定,并对所得生态质量评价指数(AMBI、BENTIX、香浓−维纳H'、M-AMBI)进行比较分析。结果显示:环境DNA鉴定生物隶属于10纲16目19科20属22种,形态学鉴定生物隶属于9纲27目43科55属57种,共有生物10种;两种鉴定方法得出的AMBI指数间(R = 0.428,p = 0.043,y = 0.32x + 1.08)、BENTIX指数间(R = 0.430,p = 0.043,y = 0.28x + 3.59)存在显著一致性,而香浓−维纳H'指数间存在显著差异性;两种鉴定方法得出的AMBI等级间、M-AMBI等级间相似性较高,分别为51.02%、44.90%;两种鉴定方法得出的AMBI与M-AMBI等级更符合实际情况,且评价鸭绿江口整体生态质量状况为良。本研究表明,基于环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况,在海洋环境监测调查中具有较高的应用潜力。
海州湾浮游桡足类丰度的季节变化及其与环境因子的相关性
任爽宁, 张硕, 高世科, 路吉坤, 伏光辉
2024, 46(3): 89-97. doi: 10.12284/hyxb2024050
摘要:
浮游桡足类是浮游动物中的一个重要类群,研究浮游桡足类的分布特征及其与环境因子的相关性具有重要意义。本研究利用广义加性模型(GAM)对2003−2022年江苏连云港海州湾人工鱼礁区及邻近海域的环境监测数据进行分析,探讨了浮游桡足类的季节变化、空间分布及其与环境因子的相关性。结果表明,浮游桡足类丰度季节间差异极显著(p < 0.01),均值由大到小依次为春季、夏季、秋季。丰度空间分布总体呈现人工鱼礁区低、近岸南部海域高的分布态势。GAM结果显示,季节间主要影响因子有同有异,春季是溶解氧浓度、叶绿素a浓度、硅酸盐浓度和硝酸盐浓度;夏季是生化需氧量、硅酸盐浓度、铵盐浓度和温度;秋季是盐度、溶解氧浓度、磷酸盐浓度和悬浮物含量。本研究可为进一步认识人工鱼礁海域浮游动物结构以及针对人工鱼礁海域栖息地适宜性评价提供参考。
瓯江口海域浮游动物群落结构与环境因子的相关性分析
王雨航, 李尚清, 叶深, 唐未, 秦松, 范青松, 邱文致, 艾龙威, 郑春芳, 刘伟成
2024, 46(3): 98-110. doi: 10.12284/hyxb2024042
摘要:
为探究瓯江口海域浮游动物群落结构与环境因子的相关性,分别于2021年3月(冬季)、5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)对瓯江口海域的浮游动物及海水温度、盐度、叶绿素a浓度等环境因子进行了4个航次的调查。结果显示,本次调查共鉴定出浮游动物78种,其中包括16种浮游幼虫,隶属于8门14大类,夏季物种数最丰富(47种),冬季物种数最低(23种),优势种(Y ≥ 0.02)有17种,其中桡足类占8种,如中华哲水蚤(Calanus sinicus)、中华华哲水蚤(Sinocalanus sinensis)、太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)和背针胸刺水蚤(Centropages dorsispinatus)等。浮游动物的年平均丰度为(162.95 ± 310.96)ind./m3,年平均生物量为(118.85 ± 62.80)mg/m3,存在明显的季节变化差异,春季丰度和生物量最高,秋季最低;冬季丰度比夏季高,生物量低于夏季。浮游动物Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J')和浮游动物Margalef丰富度指数(D)年平均值分别为1.500 ± 0.702、0.656 ± 0.270和2.301 ± 1.087。Spearman相关性分析和典范对应分析结果表明,海水温度、盐度、叶绿素a浓度和浮游植物丰度是影响瓯江口海域浮游动物优势丰度的重要环境因素。这为瓯江口环境季节变化对浮游动物的影响研究提供科学参考依据,为瓯江口生物资源的可持续发展提供基础资料和理论依据。
海洋信息科学
基于星载合成孔径雷达图像交叉谱的全球海浪特征研究
李慧敏, 何宜军, 王臣, 林文明, 杨劲松
2024, 46(3): 111-117. doi: 10.12284/hyxb2024040
摘要:
星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)因其全天时、全天候的观测能力,为全球海洋动力环境要素研究提供了重要数据支撑。然而,SAR海浪成像是非线性过程,现有理论中的近似求解会导致海浪谱反演的信息缺失。SAR图像交叉谱技术的提出一定程度上突破了这一限制,能够很好地量化海浪谱特性及海浪传播方向。本研究延续前人系列成果,利用最新提出的面向径向海浪的图像谱强度,开展不同尺度海浪随局地风速的变化趋势分析,并基于雷达视向图像谱强度提取了谱峰波数,进而结合欧洲空间局环境遥感卫星先进合成孔径雷达波模式在开阔大洋获取的近400万景SAR图像,分析了谱峰波数的全球分布特征,为量化全球风浪耦合过程提供新视角,揭示了海浪与风速耦合关系的空间分布与季节变化规律。
海洋化学
东海近岸大气中的210Po、210Bi和210Pb及其沉降入海通量评估
马瑞阳, 钟强强, 王浩, 杜娟, 刘文靖, 张洁然, 黄德坤, 于涛
2024, 46(3): 118-128. doi: 10.12284/hyxb2024054
摘要:
大气210Po、210Bi和210Pb的沉降通量是海洋中核素示踪颗粒物动力学过程(颗粒有机碳输出、颗粒物输运)的基础参数,为揭示我国近海地区210Po、210Bi和210Pb活度浓度的时空变化规律并估算其沉降入海通量,本文于2016年9月至翌年2月和2021年9−11月分别对上海及厦门地区近地表大气气溶胶中210Po、210Pb和210Bi的活度浓度进行了连续观测;基于210Po-210Pb活度比(210Po/210Pb)和210Bi-210Pb活度比(210Bi/210Pb)两种示踪法计算了气溶胶颗粒物的滞留时间,并利用一维简单气溶胶沉降速率模型估算了3种核素以大气沉降方式输入东海的通量。结果显示,2016年上海秋、冬两季210Po、210Bi、210Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.11~1.27 mBq/m3、0.45~1.83 mBq/m3和1.12~6.10 mBq/m3;2021年秋季厦门210Po、210Bi、210Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.05~0.85 mBq/m3、0.83~2.52 mBq/m3和0.17~1.32 mBq/m3,上海近地表气溶胶中3种核素的活度浓度秋季平均值比厦门地区高。利用210Po/210Pb和210Bi/210Pb计算得到上海和厦门近地面大气的气溶胶滞留时间存在显著差异,基于210Po/210Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为(94 ± 54)d,基于210Bi/210Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为(6.4 ± 4.8)d,造成这种差异的原因很可能是两种示踪法本身具有的系统性差异。本文基于一维简易气溶胶沉降速率模型估算了上海地区的210Pb、210Bi和210Po的大气沉降入东海的通量,其在秋季期间的变化范围分别为0.1~26.35 Bq/(m2·d)、0.04~7.91 Bq/(m2·d)和0.01~5.49 Bq/(m2·d)。基于模型估算的210Po、210Bi和210Pb沉降通量与研究区域的实际观测值接近一致,表明利用一维简易气溶胶沉降速率模型间接估算法在替代观测站直测核素的沉降入海通量方面具有一定可行性。