【摘要】：在全球環(huán)境變化的大背景下,生活在地球上的人們正在經(jīng)歷著諸如全球氣候變暖,海平面上升和生態(tài)系統(tǒng)惡化等全球性的環(huán)境事件。其中全球氣候變暖導(dǎo)致的海平面上升對(duì)沿海地區(qū)人類(lèi)的生存影響十分巨大。學(xué)者們預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉,一些低海拔的太平洋島國(guó)將淹沒(méi)在海平面之下。另外,海平面上升對(duì)沿海地區(qū)的港口航運(yùn),居民取水和城市排水等都會(huì)造成影響。因此,對(duì)海平面的研究無(wú)論是學(xué)科理論上還是現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中都有著重要的意義。 以地質(zhì)記錄中的與人類(lèi)關(guān)系最為密切的全新世海平面變化為鑒,能使我們掌握更為準(zhǔn)確的海平面從古至今的變化規(guī)律。前人們通過(guò)各種手段,如泥炭、古貝殼砂堤、微體古生物和一些海岸地貌證據(jù)等,建立了各種形態(tài)的全新世海平面曲線(xiàn)。但是這些方法大都通過(guò)定性的海陸沉積相變換和有機(jī)質(zhì)測(cè)年等確定過(guò)去海平面的位置,缺少了一些定量的數(shù)學(xué)方法和理論模型。 海洋微體古生物轉(zhuǎn)換函數(shù)技術(shù)是近十余年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而快速興起的一項(xiàng)新技術(shù)。其結(jié)合了統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)模型的方法,將現(xiàn)代微體古生物和影響其生長(zhǎng)的環(huán)境變量之間的定量關(guān)系用轉(zhuǎn)換函數(shù)的形式表現(xiàn),以達(dá)到重建過(guò)去各地理環(huán)境信息的目的。轉(zhuǎn)換函數(shù)法已經(jīng)成為歐美地區(qū)研究海平面變化的不可或缺的定量手段之一,而在中國(guó)沿海地區(qū)全新世海平面定量重建中的應(yīng)用卻屈指可數(shù)。本文以崇明島北部四激港和北堡港兩處潮灘表層硅藻為例,詳細(xì)介紹建立其與海平面之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)的具體過(guò)程,包括現(xiàn)代表層樣采集、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析、誤差的可能來(lái)源和減小誤差的方法,以探究該方法在長(zhǎng)江口地區(qū)的可行性。 通過(guò)對(duì)兩個(gè)剖面的表層硅藻樣品分析發(fā)現(xiàn),硅藻屬種在不同的垂直分帶上都有其特定的優(yōu)勢(shì)種。之后通過(guò)對(duì)硅藻屬種和各環(huán)境因子之間的典型對(duì)應(yīng)分析(CCA)發(fā)現(xiàn),兩個(gè)剖面的高程參數(shù)SWLI對(duì)潮灘硅藻屬種排序有著很高的解釋貢獻(xiàn)率。隨后我們用兩種常用轉(zhuǎn)換函數(shù)模型WA和WA-PLS對(duì)四激港的樣品建立硅藻與SWLI之間的轉(zhuǎn)換函數(shù),結(jié)果顯示全樣最佳模型為WA-PLS模型的組分5,其相關(guān)系數(shù)(Jack_R2)達(dá)到0.9,而預(yù)測(cè)均方根差(RMSEP)僅為12.622。若不考慮潮上帶樣品SYl后的轉(zhuǎn)換模型其精度更能達(dá)到±10cm。此外,我們用PLS和WA-PLS模型對(duì)北堡港的樣品建立轉(zhuǎn)換函數(shù),其結(jié)果同樣令人比較滿(mǎn)意。在WA-PLS的5個(gè)組分中組分2提供了最高的Jack_R2(0.91705)和最小的RMSEP(7.6553)。而由于該剖面的硅藻屬種對(duì)高程的響應(yīng)更偏向于單峰模型,因此PLS模型中的組分2比WA-PLS的組分2具有更強(qiáng)的推導(dǎo)能力。 通過(guò)本文的研究,得出以下三點(diǎn)主要結(jié)論：第一,崇明島北部潮灘表層硅藻具有較為明顯的垂直分帶性,在不同的潮位帶或植被帶,都有其相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)硅藻屬種。第二,潮灘表層硅藻的分布受到各種環(huán)境因子(如孔隙水鹽度和pH、高程、沉積物TOC和粒度等因素)的制約。而高程因子對(duì)硅藻的分布的解釋貢獻(xiàn)率足以建立硅藻—高程之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)。第三,兩個(gè)剖面所建立的硅藻—高程轉(zhuǎn)換函數(shù)都具有比較高的檢驗(yàn)相關(guān)系數(shù)(Jack_R2)和較低預(yù)測(cè)均方根差(RMSEP),有較強(qiáng)的推導(dǎo)能力。說(shuō)明用硅藻—海平面轉(zhuǎn)換函數(shù)來(lái)重建古海平面波動(dòng)在本地區(qū)是可行的。 本地區(qū)現(xiàn)代潮灘表層硅藻及其環(huán)境因子的研究很少,本文所采集的潮灘表層樣品也比較有限且多位于中高潮灘,長(zhǎng)江口現(xiàn)代表層硅藻數(shù)據(jù)庫(kù)有待進(jìn)一步完善。而本文所建立的轉(zhuǎn)換函數(shù)由于條件限制,并未能在本地區(qū)的沉積鉆孔中得到檢驗(yàn),并對(duì)古海平面的波動(dòng)進(jìn)行重建。最本文以期帶動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展,促進(jìn)高精度海平面定量重建,從而能為沿海地區(qū)海岸帶管理提供更詳實(shí)、更具現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義的地質(zhì)記錄。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：P736

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2621074