本文關(guān)鍵詞：臺風(fēng)對我國東部河口近海物質(zhì)輸運及水環(huán)境影響研究　出處：《華東師范大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：臺風(fēng)是影響我國東部河口近海水環(huán)境最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。一方面,臺風(fēng)過境加強了近海水體的混合過程,另一方面,臺風(fēng)帶來的強降雨使入海河流徑流量快速增加,大量的陸源物質(zhì)不斷被沖刷帶入河口近海地區(qū)。臺風(fēng)作用下的這些變化在很大程度上改變了河口近海水體的物理、化學(xué)及生物過程,繼而對該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能產(chǎn)生了一定影響。研究臺風(fēng)后我國東部河口近海水環(huán)境的變化及其產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng),對進一步了解長時間尺度上該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的演化過程具有重要的意義。由于臺風(fēng)過境期間氣象條件的限制,在我國東部河口近海地區(qū),采用現(xiàn)場采樣的方法研究臺風(fēng)前后水環(huán)境變化的工作較少。本論文在幾次難得的現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,結(jié)合一些遙感與模型數(shù)據(jù),研究了臺風(fēng)過境對閩江河口上段、長江口及其鄰近海域以及東海東北部海域三個不同區(qū)域物質(zhì)輸運、水環(huán)境及浮游植物生長的影響。此外,通過對比多個強臺風(fēng)過境前后東海表層Chl a濃度的變化情況,分析了臺風(fēng)帶來的強降雨及流場改變對東海表層浮游植物生長及分布的影響。論文取得的主要研究成果如下：1.闡明了臺風(fēng)影響下閩江河口上段物質(zhì)輸運的變化過程臺風(fēng)Soulik (1307)與Trami(1312)影響下閩江河口上段主要物質(zhì)濃度與輸送通量均出現(xiàn)了顯著變化。Soulik登陸當(dāng)天DIN、 PO43-及TSM等濃度與前一天相比分別增加了7.2%、18.2%及409.3%,由于洪水的沖刷及稀釋作用,Chl a濃度比臺風(fēng)登陸前一天減少了57.7%;Trami登陸當(dāng)天DIN、 PO43及TSM濃度與前一天相比分別提高了21.5%、65.4%及98.6%,Chl a濃度則降低了62.2%。另外,Trami登陸當(dāng)天測得的DOC及POC濃度與臺風(fēng)前相比分別增加了169.3%及138.3%。在營養(yǎng)鹽輸入增加及臺風(fēng)后水環(huán)境趨于穩(wěn)定的影響下,兩次臺風(fēng)過后河口上段浮游植物生長均加快,Chl a濃度不斷增加,最后甚至高于臺風(fēng)前水平。受到徑流量及物質(zhì)輸運濃度共同增加的影響,臺風(fēng)期間閩江河口上段DIN、 PO43-、TSM以及有機碳等物質(zhì)的輸送通量增長較快,兩次臺風(fēng)對該年7、8兩月各物質(zhì)入河口總通量的貢獻率介于35%-45%之間。2.揭示了長江口及其鄰近海域水環(huán)境與浮游植物生長對過境臺風(fēng)的響應(yīng)過程在臺風(fēng)Haikui(1211)過境期間,強風(fēng)產(chǎn)生的擾動加強了長江口及其鄰近海域水體的混合過程,但該過程對水環(huán)境影響時間較短,長江沖淡水?dāng)U展以及外海水入侵在臺風(fēng)后該地區(qū)水環(huán)境的變化過程中發(fā)揮了更大的作用。其中臺風(fēng)后沖淡水?dāng)U展的加強對上層水體影響較大,上層鹽度在臺風(fēng)后降低,營養(yǎng)鹽濃度則明顯增加。外海水入侵對底層水環(huán)境的改變作用更大,研究區(qū)域底層鹽度在臺風(fēng)后出現(xiàn)增加,氮、硅營養(yǎng)鹽濃度則有所降低。中層水環(huán)境受到了各種因素的共同影響,變化過程較復(fù)雜。由于臺風(fēng)過境時水體擾動加強及光照受限,臺風(fēng)剛過后外側(cè)采樣海域浮游植物生物量先是顯著減少,之后又不斷增加,后面甚至遠高于臺風(fēng)前水平。3.闡釋了連續(xù)臺風(fēng)過境背景下東海東北部海域水環(huán)境及初級生產(chǎn)力的變化特征連續(xù)兩個臺風(fēng)過境背景下,第一個臺風(fēng)Maemi (0314)對研究海區(qū)上層水環(huán)境及初級生產(chǎn)力的改變作用更大。后續(xù)臺風(fēng)Choi-Wan (0315)雖然進一步加強了上層水體的混合程度以及延長了初級生產(chǎn)力增加持續(xù)的時間,但因為前面臺風(fēng)的影響,Choi-Wan過后海表溫度(Sea Surface Temperature, SST)的降低以及初級生產(chǎn)力的增加均不明顯。除了加強垂直混合過程外,臺風(fēng)對海水平流輸運的改變也產(chǎn)生了一定影響,部分海區(qū)上層水體溫度、鹽度、營養(yǎng)鹽以及浮游植物在臺風(fēng)后重新分布。與表層相比,臺風(fēng)對海表以下浮游植物生長的改變作用更大。臺風(fēng)期間垂直混合過程的加強破壞了海洋次表層葉綠素最大值(Subsurface Chlorophyll Maximum, SCM),部分海區(qū)SCM在臺風(fēng)后不明顯。但隨著水體的穩(wěn)定及下層營養(yǎng)鹽的補充,一段時間后SCM又重新出現(xiàn),而且與臺風(fēng)前相比層內(nèi)浮游植物生物量顯著增加。臺風(fēng)期間SCM內(nèi)的部分浮游植物也可以被夾帶到表層,同樣促進了臺風(fēng)后表層葉綠素濃度的增加,但過往研究在計算臺風(fēng)后海洋初級生產(chǎn)力時把這些外來的浮游植物也包含在內(nèi),因此這些研究很可能高估了臺風(fēng)對海洋初級生產(chǎn)力增加的實際貢獻。4.發(fā)現(xiàn)了臺風(fēng)對東海表層浮游植物生長及分布影響的多樣性在比較了9個強臺風(fēng)過境前后東海表層Chl a濃度的變化情況后,發(fā)現(xiàn)并不是每個臺風(fēng)都可以使其影響海區(qū)浮游植物生物量明顯增加。臺風(fēng)前Chl a濃度以及臺風(fēng)滯留時間是影響臺風(fēng)后Chl a濃度高低的兩個主要因素,除個別情況外,臺風(fēng)后SST以及臺風(fēng)強降雨對臺風(fēng)后Chl a濃度高低的影響有限。臺風(fēng)作用下流場的變化在一定情況下也可以改變海洋表層浮游植物的分布狀況,低Chl a濃度海水的持續(xù)入侵使部分海區(qū)的表層Chl a濃度在某些臺風(fēng)過后出現(xiàn)了降低。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P444;P734;X145
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本文編號：1309867