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2019年  第41卷  第2期

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2019年41卷2期目录
2019, 41(2): .
摘要:
2019年41卷2期封面
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《海洋学报》作者投稿须知
2019, 41(2): .
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2019年第2期整期打包下载
2019, 41(2): .
摘要:
论文
一个覆盖太平洋区域的地震海啸波幅预报系统及检验
王宗辰, 原野, 王培涛, 高义, 李宏伟, 侯京明
2019, 41(2): 1-13. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.001
摘要:
基于线性长波方程和缓变地形近岸波幅格林公式建立了覆盖整个太平洋区域的准实时地震海啸波幅预报系统。系统利用了GPU并行加速技术,可在90 s之内完成太平洋区域32 h的海啸传播计算和中国沿海城市岸段的波幅特征值预报。筛选了自2006年以来的9次发生在太平洋区域,矩震级(Mw)超过8.0且资料丰富的历史地震海啸事件,对预报系统进行了后报检验。结果表明,线性长波模型能够很好的模拟海啸在大洋中的传播过程;格林公式能够较为准确的估算缓变水深和开阔地形条件下的近岸海啸最大波幅,波幅预警准确率可达80%,基本满足海啸预警需求。以2011年日本Mw9.0地震海啸为例,评估了该系统对中国城市岸段的波幅预警能力,结论基本合理。需要注意的是,利用该系统计算对海啸源特别敏感的近场海啸波幅可能产生较大偏差。提出了若要进一步提高定量海啸波幅预警的准确率,可从以下两个方面加强研究和业务实践:一是采用多数据联合反演方法提升海啸源的精度;二是提高格林公式的适用性,或者构建高效的近岸精细化海啸数值预报系统。
南海U形海疆线的生态环境分区特征
刘宇鹏, 唐丹玲, 吴常霞, 葛晨东
2019, 41(2): 14-30. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.002
摘要:
南海U形海疆国界线(简称南海U形线)是我国的南海国界线。该研究分析多源卫星遥感和GIS数据,系统研究南海U形海疆线水域的水深地形和环境生态要素,并重点分析2014年生态要素的季节变化,首次整体展现了南海U形线立体水深分布特征。根据海底地形的平缓、波峰、波谷和递增四大特征,将南海U形线分为东北、西北、东、西和南区5个区间。南海U形线总长大于4 000 km。西北区和南区的水深浅且变化平缓(<1 000 m),西区水深呈波峰分布(平均2 303 m),东区水深由南向北递增(>2 000 m);东北区水深最深且呈波谷分布(平均3 535 m)。南海U形线的5个区间,西北区与北部湾盆地、西区与越东断裂、南区与曾母盆地、东区与南海海槽、东北区与马尼拉海沟地形构造相吻合。研究发现季风对南海U形线5个区间海洋环境季节性变化有明显影响:西北区和东北区海表温度温差大,呈冬季最低夏季最高,混合层深度冬季最深春季最浅,海表流场和海表盐度季节变化小,但西北区海表叶绿素a浓度冬季爆发,其余季节呈对数分布,而东北区冬季区内中部略有增长;西区、南区和东区海表温度盐度季节变化小,海表风场和混合层深度冬季最强春季最弱,但海表叶绿素a浓度西区季节变化小,南区区内中部冬季增长明显,东区区内南部冬季小幅增长。西北区和南区(浅地形区)呈相似的季节分布。研究阐明了5个区间具有各自明显的区域性海洋环境特征:西北区海表温度和海表叶绿素a浓度的季节变化最大、西区混合层深度季节变化最大、南区海表流场季节变化最大、东区海表盐度季节变化最大、东北区风场变化大但海表叶绿素a浓度季节变化小。研究显示,南海U形线上的台风路径时空分布南北差异大,东西不均。1945—2016年共604个台风跨过南海U形线,年均8个,路径集中在东北、西北、东3个区,112.3°E以东台风537个,112.3°E以西415个。南海U形线东北区的生态环境受台风"风泵效应"影响最大。1991—2000年为台风多发期,跨线台风年均达11个。研究提出的南海U形海疆线5区间分法,具有科学意义和实践指导作用。
用南黄海沉积岩心中氮同位素重建海水营养盐利用率的历史变化
蔡德陵, 杨庶, 王玉堃, 杨茜, 孙耀
2019, 41(2): 31-40. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.003
摘要:
基于2006年黄东海航次获得的表层沉积物和2009年航次南黄海3个柱状沉积物岩心,分析了表层沉积物总氮(TN)、C/N比值和氮稳定同位素比值(δ15N)的分布特征及南黄海柱状沉积物中这些参数的长期变化规律。结果表明,黄海、东海表层沉积物TN含量、C/N比值和δ15N的变化范围分别为0.023%~0.33%、1.4~50.3和4.0‰~16.0‰。其中,TN与C/N比值存在较显著的负相关性,而TN与δ15N以及C/N比值与δ15N之间无明显的相关性,这反映出黄海和东海陆架边缘海中氮循环的复杂性。对南黄海柱状沉积物的分析结果表明:3个柱状岩心中的TN、C/N比值和δ15N随年代的波动均呈现一定的周期性变化趋势。3个岩心中TN随年代的变化趋势基本一致,100 a来总体呈波动上升趋势,且3个岩心中C/N比值也呈较为类似的变化趋势。柱状沉积物中δ15N的平均变化周期约为24 a左右。由此,重建200 a来南黄海海水中营养盐利用率的历史变化,并初步探讨了其对气候变化的响应。
南海北部海域沉积物中生物钡、碳氮同位素的组成特征及其与表层水体初级生产之间的关系
倪建宇, 赵军, 江巧文, 姚旭莹
2019, 41(2): 41-51. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.004
摘要:
通过对采集自南海北部的D06和S0612两个短柱状沉积物样品中的不同赋存形态钡、有机碳和生物硅的含量以及有机质碳氮同位素组成的分析,结果表明沉积物中的钡主要以碎屑钡和自生的生物钡形式存在。沉积物中生物钡的含量在10.3~385.2 μg/g之间,平均值为177.0 μg/g,据此计算的新生产力在12.3~146.7 mg/(d·m2)(以碳计)之间,平均为78.9 mg/(d·m2);D06站计算的结果和附近站位的实测值相当。沉积物中有机碳的含量在0.64%~1.34%之间,平均值为0.89%,C/N比值为4.96~5.93,平均值为5.54。有机碳的δ13C值在-22.98‰~-20.73‰之间,平均值为-21.46‰,依据端元组份同位素组成计算的陆源有机质比率显示,D06站位的有机质主要来自海洋生物,而S0612站位则受陆源有机质的影响较大。沉积物中有机质的δ15N值在3.96‰~6.29‰之间,平均值为5.26‰,反映的是该海区氮源的同位素组成,而不受硝酸盐利用率的影响。
台湾以东黑潮沉积物中的生源要素对近千年来气候环境变化的响应
王启栋, 宋金明, 袁华茂, 李学刚, 李宁
2019, 41(2): 52-62. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.005
摘要:
基于台湾以东黑潮主流系沉积物中碳、氮、磷等生源要素指标的变化,在沉积物年代学的基础上,探讨了近千年来气候环境变化在黑潮沉积物中的历史记录。结果表明,近千年来台湾以东、琉球岛弧南侧斜坡的黑潮主流区平均沉积速率可达34.2 cm/ka,据其变化可大致分成的3个沉积阶段,与中世纪暖期、小冰期和现代暖期的划分基本一致。沉积物中碳以无机碳为主,总无机碳(TIC)的含量从1850年开始逐渐增大并伴随剧烈波动,恰好与大气CO2水平的快速升高相对应;总有机碳(TOC)含量的变化则与东亚夏季风强度的变化关系密切,在夏季风较弱的小冰期其含量明显高于夏季风较强的中世纪暖期和现代暖期,这是由于较弱的夏季风有利于亚洲大陆风尘的产生和向海输送,从而促进了研究海域的初级生产力。1850年以来,沉积物中的C∶N∶P逐渐从低于转变为高于Redfield比,反映了上层水体营养盐结构从氮缺乏到氮充足的转变,这与近现代以来急剧增加的全球氮排放密切相关。总体来说,黑潮主流系沉积物中的生源要素指标,明确记录和响应了近千年来的气候环境变化,尤其是近150多年以来不断加剧的人类活动所造成的气候环境剧变。
海洋沉积物32Si测年方法研究
詹晓青, 李超, 贾磊, 张金鹏, 刘广山
2019, 41(2): 63-74. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.006
摘要:
天然32Si是宇宙射线成因的,随着降水进入湖泊或海洋,被硅质生物摄取后最终存在于生物硅中。32Si来源单一,生产速率相对恒定,半衰期为150 a,可测年的时间尺度为100~1 000 a,是该时间尺度最合适的测年核素,填补了百年到千年时间尺度测年方法的空白。本文建立了海洋沉积物32Si的测量方法,主要步骤为:(1)样品前处理;(2)生物硅的分离与纯化;(3)生物硅样品中磷的分离与纯化;(4)32P的制样与β计数测量。全程通过硅钼蓝和磷钼蓝分光光度法监测实验过程硅和磷的损失情况,对南沙海域采集的沉积物岩心进行研究,得到南沙海域沉积物岩心32Si的平均活度为16.60 mBq/kg,范围值为8.39~33.34 mBq/kg;32Si在SiO2中的平均比活度为0.356 Bq/kg,32Si的核素丰度平均值为1.29×10-1632Si/SiO2);根据岩心32Si活度估算得深水区(水深1 335~1 537 m)和浅水区(121~141 m)岩心的沉积速率分别为0.106 cm/a、0.191 cm/a;根据32Si活度计算32Si的平均沉降通量为2.14×10-6 Bq/(cm2·a),与参考文献的结果较为吻合。
大凌河与辽河入海口沉积物黏土矿物组成研究
刘大为, 刘兴宝, 胡克, 刘洪顺
2019, 41(2): 75-84. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.007
摘要:
采用X射线物相分析,对大凌河和辽河13个表层沉积物样品和4个柱状样中168个现代沉积物样品的主要黏土矿物含量组成进行分析。研究结果表明:大凌河沉积物黏土矿物组合为蒙脱石-伊利石-高岭石-绿泥石,辽河沉积物黏土矿物组合为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石。大凌河沉积物中蒙脱石与伊利石百分含量比值多大于1,而辽河沉积物该比值都小于1,且通过ISKc端元图能较清晰地区分两类沉积物,黏土矿物可以作为两条河流沉积物的判别标志。大凌河流域和辽河流域均以物理风化为主,辽河流域物理风化略强。流域内地质背景和气候条件等因素的差异造成了两条河流沉积物黏土矿物组成的不同。
海洋微塑料污染现状及其对鱼类的生态毒理效应
武芳竹, 曾江宁, 徐晓群, 王有基, 刘强, 徐旭丹, 黄伟
2019, 41(2): 85-98. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.008
摘要:
海洋微塑料污染已成为全球性环境问题,鉴于微塑料特殊的理化性质,其对海洋生物和海洋生态系统的生态效应愈发受到关注。本文在综述海洋微塑料来源、类型和分布状况的基础上,探讨了鱼类摄入微塑料的途径及其生态毒理学效应。研究表明,全球近岸、大洋和极地海域均有微塑料分布,我国微塑料污染亦较为严重。微塑料会对包括鱼类在内的海洋生物生存造成威胁,其被鱼类摄入的主要途径是经口误食,微塑料进入鱼体后可在不同组织和器官中迁移,消化道是主要蓄积器官。微塑料对海洋鱼类的生态毒理效应主要包括:(1)影响生殖与精卵发生;(2)降低存活率;(3)影响生长发育;(4)扰乱行为;(5)导致组织病变与炎症反应;(6)导致代谢紊乱;(7)干扰神经系统;(8)导致氧化应激;(9)干扰内分泌等。未来研究应重点关注微塑料在海洋生态系统中的迁移扩散过程、不同浓度和粒径微塑料对鱼类的生态毒理效应及致毒机制研究、微塑料和其他典型海洋污染物对鱼类的联合毒性效应,以及微塑料与海洋酸化、缺氧、升温等全球环境问题的叠加效应等。
海洋环境因子对澳洲鲐亲体补充量关系的影响——基于贝叶斯模型平均法的研究
张畅, 陈新军
2019, 41(2): 99-106. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.009
摘要:
澳洲鲐(Scomber australasicus)是西北太平洋重要的中上层经济鱼类,生命周期相对较短,资源量受补充量影响明显,了解澳洲鲐太平洋群系补充量状况对掌握其资源量及确保其可持续利用具有重要的意义。本文利用产卵场1(30°~32°N,130°~132°E)海表面温度(sea surface temperature,SST1)、产卵场2(34°~35°N,138°~141°E)海表面温度(SST2)、索饵场(35°~45°N,140°~160°E)海表面温度(SST3)、潮位差(tidal range,TR)、太平洋年代际涛动(Pacific decadal oscillation,PDO)和亲体量(spawning stock biomass,SSB)6个影响因子任意组合与补充量构建多个模型,运用贝叶斯模型平均法(Bayesian model averaging,BMA)分析各个环境因子对资源补充量的解释能力,并预测其补充量的变化。结果表明,SSB对补充量具有最长期且稳定的解释能力,其次是SST3,PDO、TR、SST2、SST1也对补充量模型具有一定的解释能力。SST3是环境因子中影响最大的因子,可能是由于补充群体在索饵场内生活时间较长,索饵场温度对仔鱼或鱼卵的生长存活有较大的影响。研究认为,基于BMA的组合预报综合考虑了各个模型的优势,优于单一模型,可用于澳洲鲐资源补充量的预测。
夏季北极王湾海域微小型浮游动物群落特征
邓邦平, 张昊飞, 曹叔楠, 范海梅, 许彩燕, 张正龙, 蒋晓山, 周红宏
2019, 41(2): 107-113. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.010
摘要:
根据2017年8月北极斯瓦尔巴德地区王湾海域微小型浮游动物调查资料,研究了该区域微小型浮游动物的种类组成及群落特征。结果表明:王湾海域在水深10~50 m内存在一个明显温跃层,该温跃层内水温高于其他水层;不同水层盐度变化表现为从表层到底层逐渐增高的趋势,70 m以深海域的盐度基本保持稳定;微小型浮游动物包括无壳纤毛虫(Aloricate Ciliates)、砂壳纤毛虫(Tintinnida Ciliates)和甲壳类无节幼体(Crustacea Nauplii)3个类别,其中砂壳纤毛虫10种。甲壳类无节幼体和无壳纤毛虫均为微小型浮游动物的优势类群,砂壳纤毛虫中的钝笛杯虫(Ptychocylis obtusa)、挪威棘口虫(Acanthostomella norvegica)、网纹虫(Favella sp.)、百乐拟铃虫(Tintinnopsis beroidea)和白领细壳虫(Stenosemella nivalis)均为优势种类;微小型浮游动物主要集中分布在水体的中上层水域10~30 m,该海域温跃层内微小型浮游动物种类和丰度最为丰富,30 m以浅海域微小型浮游动物丰度约占整个水体微小型浮游动物丰度的54.8%,而100 m以浅海域这一比例高达93%以上,其中10 m层为最多(均值为343.3 ind./L),底层为最少(均值为50.9 ind./L);整个调查区域微小型浮游动物的多样性指数均大于2.5,丰富度指数均大于1.2,均匀度均大于0.7,不同站位多样性指数、均匀度指数和丰富度指数波动范围不大,站位间差异不大。
圆紫菜人工色素突变体的诱导与分离
赵爽, 丁洪昌, 刘长军, 严兴洪
2019, 41(2): 114-122. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.011
摘要:
为获得圆紫菜人工色素突变体,本文使用一定剂量的紫外线辐照其叶状体,培养数天后,在叶状体上出现了少量颜色变异细胞,它们呈斑点状无规则地分布在野生型细胞中间。再培养2~3周,这些色素变异细胞分裂形成了不同颜色的细胞块,其颜色呈浅绿黄、橄榄色、草绿、绿褐、黄褐、浅褐、深紫红和浅紫红色等。在辐照强度0~80 μW/cm2范围内,叶状体上色素变异细胞块出现的频率随辐照强度的增加而增加,但增加至80 μW/cm2以上时,随着辐照强度的增加,色素变异细胞块出现的频率反而下降,这表明80 μW/cm2为有效的辐照强度。将色素变异细胞块切下,置入充气瓶内充气培养,待其释放出单孢子,随后从单孢子萌发体中挑选出了黄褐、橄榄色、红色、褐红等纯色的突变体,并利用叶状体单性生殖分别获得它们的遗传纯合丝状体(品系)。各突变品系的F1叶状体与各自母体的颜色一样,说明其颜色是可稳定遗传的。与野生型品系相比,各色素突变品系的F1叶状体的生长速度、活体吸收光谱、3种主要光合色素和色素蛋白的含量及它们相互间的比值均发生了明显改变。
秋刀鱼舷提网渔具性能模型试验与海上实测结果的比较评估
石永闯, 朱清澄, 花传祥, 张衍栋
2019, 41(2): 123-133. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.012
摘要:
舷提网是秋刀鱼(Cololabis saira)作业的主要方式之一,由于渔获率较高得到迅速推广。模型试验和海上实测是研究网具性能最为普遍的两种方式,两者试验结果的对比评估对于更好地测定网具作业性能具有十分重要的意义。根据2014年11-12月进行的秋刀鱼舷提网静水槽模型试验以及2015年7-10月和2016年6-10月在"鲁蓬远渔019"号船上进行的秋刀鱼舷提网网具性能测试试验测定的网具数据,采用多元线性回归方法,对网具的沉降深度和提升速度进行了标准化,并利用Bootstrap法分析了舷提网模型试验和海上实测试验结果。结果表明:(1)通过Bootstrap法得出标准化后的实测网最大沉降深度的均值分布范围为20.37~29.54 m,95%置信区间为21.76~28.13 m;模型网网具最大沉降深度均值的范围为26.42~37.58 m,95%置信区间为27.70~36.20 m。实测网网具中部最大沉降深度均值大约是模型网网具中部最大沉降深度均值的0.731~0.783倍。(2)通过Bootstrap法得出标准化后的实测网提升速度的均值分布范围为0.107~0.193 m/s,95%置信区间为0.111~0.191 m/s;模型网网具提升速度均值的范围为0.204~0.316 m/s,95%置信区间为0.207~0.312 m/s。实测网网具中部提升速度均值大约是模型网网具中部提升速度均值的0.591~0.611倍。(3)当假设海流速度为0时,求得实测网网具的平均沉降深度为29.14~41.21 m,约为模型网网衣中部最大沉降深度均值的0.751~0.807倍。(4)30 m和60 m水深的海流速度均对实物网网具中部的沉降深度有所影响,60 m水深的流速影响更加显著(P<0.05)。
研究报道
基于时空矩阵方法对福建省海湾水质变化特征分析
王秋璐, 许艳, 黄海燕, 张健, 王晓莉, 杨璐
2019, 41(2): 134-144. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.02.013
摘要:
基于2005—2011年8月和2012—2015年5月、8月的水质监测数据,应用水质指标的主成分分析结果,对福建省海湾划分环境单元,通过时空矩阵方法对福建省海湾水质指标变化特征进行了分析。结果显示:(1)通过主成分分析,4个水质指标聚成两类成分,磷酸盐和叶绿素a聚为一类主成分,硝酸盐和溶解氧聚为另一类主成分;(2)以主成分权重值为坐标,划分福建省海湾表层水体为6个环境单元,以此建立水质指标相对含量的时间序列组合矩阵,对福建省海湾水质指标变化分析;(3)水质指标时空矩阵表现出一定的周期性变化趋势,环境单元的指标变化模式具有同步性,指标含量变化的绝对值从叶绿素a到营养盐再到溶解氧呈轻微增长;(4)两类主成分具有一定相关性,营养水平高低影响营养-浮游植物动态关系,当磷酸盐含量高于0.03 mg/L、硝酸盐含量高于0.25 mg/L,且营养盐时间周期变化显著时,叶绿素a时间周期变化与营养盐发生同步联动效应;(5)夏季福建省海湾水体生产力较低,大量陆源有机物输入、降解耗氧,表层溶解氧含量降低明显;(6)福建省海湾主要受两种性质差异很大的水体影响,富含高营养盐径流水团影响了河口及邻近海域的环境单元,而福建省南部海湾主要受台湾暖流及上升流影响,台湾暖流是东海海域磷酸盐的重要来源。