【摘要】：海洋中葉綠素垂直分布極不均勻，次表層葉綠素最大值(SCMs)是其中一種主要表現(xiàn)形式，普遍存在于大洋及沿岸海域。次表層葉綠素最大值層（SCML）的深度、厚度與強(qiáng)度是表征海洋SCMs特征的三個主要因子，由海洋水文環(huán)境、營養(yǎng)鹽分布以及浮游植物種類等因素共同決定。掌握SCMs特征因子的分布規(guī)律及主要控制因素，進(jìn)而發(fā)展適合不同海區(qū)特點(diǎn)的葉綠素垂直分布模式，對估算海區(qū)初級生產(chǎn)力具有重要意義，并能為海洋生物地球化學(xué)模式的研究提供重要的生態(tài)參數(shù)。 本文首先對以往研究中有關(guān)關(guān)鍵物理過程（包括光照條件，海水垂直混合，浮游植物沉降），生物-化學(xué)過程（主要指浮游植物生長與損耗）對SCML三個特征因子的影響做了系統(tǒng)分析和總結(jié)，而后選擇南海北部海域作為研究對象，通過現(xiàn)場觀測資料分析、數(shù)學(xué)模型理論分析以及數(shù)值模擬，研究了南海北部海域SCMs特征的時空分布規(guī)律，系統(tǒng)分析了控制SCML的深度、厚度與強(qiáng)度時空變化的主要環(huán)境因子。 南海北部秋季觀測資料分析結(jié)果顯示：南海北部SCML特征因子存在顯著的空間變化，SCML深度由近岸向外海逐漸變深，SCML厚度多呈斑塊狀分布，，SCML強(qiáng)度基本呈近岸高，外海低的變化趨勢。SCML強(qiáng)度大的站位，其深度往往較淺，厚度也較小，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，SCML強(qiáng)度與深度及強(qiáng)度與厚度間均呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而SCML深度與厚度間則呈正相關(guān)關(guān)系。 在高斯擬合函數(shù)的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合南海北部實(shí)際情況提出以一個新的分段函數(shù)擬合葉綠素垂直分布，并與簡單而普適的生態(tài)動力學(xué)模型結(jié)合，建立了分層水體中SCML特征因子與環(huán)境因素間的解析關(guān)系式，從理論上分析了分層水體中SCML特征因子的影響因素，并將這些理論關(guān)系式應(yīng)用于南海北部海域，探討了南海北部海域SCML特征因子時空變化的影響因素。 理論分析結(jié)果顯示：①分層水體中，葉綠素垂向分布均勻的上層水體（深度為z s）的浮游植物沉降速率及湍流混合系數(shù)對SCML特征因子沒有影響，對其有所影響的主要物理因素是這一上層水體以深的浮游植物沉降速率和湍流混合系數(shù)。②SCML深度隨海表光強(qiáng)變大呈對數(shù)增長，隨光半飽和常數(shù)變大呈指數(shù)衰減。SCML厚度受物理因素（z s以深的湍流混合系數(shù)、z s以深的浮游植物沉降速率及水體光衰減系數(shù)）及生物、化學(xué)因素（浮游植物最大生長率、損耗率）影響，而與海表光強(qiáng)，浮游植物吸收光的半飽和常數(shù)，再礦化率等因素?zé)o關(guān)。SCML強(qiáng)度與浮游植物再礦化率的相對速率成反比例關(guān)系。③在弱混合水體中，SCML深度與厚度相互獨(dú)立，SCML強(qiáng)度與厚度呈反比例關(guān)系。在浮游植物沉降速率極小的海區(qū)，SCML深度與厚度的對數(shù)呈線性關(guān)系；此時若表層葉綠素濃度較小，SCML強(qiáng)度則與深度沒有相互依賴關(guān)系，而與厚度呈反比例關(guān)系。 在確定南海北部海域相關(guān)環(huán)境參數(shù)取值范圍后，將理論關(guān)系式應(yīng)用于南海北部海域，驗(yàn)證了該關(guān)系式在南海北部的適用性。因子分析結(jié)果顯示：①光衰減系數(shù)是SCML深度和厚度的主要影響因素；②浮游植物最大生長率對SCML厚度有所影響；③浮游植物損耗率及z s以深的湍流混合系數(shù)是控制SCML強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。浮游植物最大生長率和z s也是影響SCML強(qiáng)度的重要因素。 本文還利用垂直一維物理-生態(tài)耦合模型研究了南海北部海盆區(qū)SCML特征因子的時間變化及影響因素。利用觀測資料驗(yàn)證了模型結(jié)果，證明其在南海北部海盆區(qū)應(yīng)用的可行性。參數(shù)敏感性分析結(jié)果顯示：①冬季海表面風(fēng)速變化及由此引起的上混合層深度變化對SCML深度基本沒有影響，冬季海表面風(fēng)速通過改變營養(yǎng)鹽濃度對SCML厚度和強(qiáng)度及其時間變化趨勢產(chǎn)生影響；②光衰減系數(shù)變大，SCML深度變淺，營養(yǎng)鹽躍層深度變淺，表明在南海北部海盆區(qū)SCML深度決定了營養(yǎng)鹽躍層深度；③營養(yǎng)鹽濃度初值的變化主要影響SCML強(qiáng)度及其季節(jié)變化趨勢。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P734

【參考文獻(xiàn)】

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4 李f

本文編號：2591949